DE3513442A1 - Method for the selective, multicycle resonant operation, serving to control the dot size, of an ink jet printing device - Google Patents
Method for the selective, multicycle resonant operation, serving to control the dot size, of an ink jet printing deviceInfo
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Description
VERFAHREN ZUM SELEKTIVEN, MEHRZYKLISCHEN, DER STEUERUNG DER PUNKTGRÖSSE DIENENDEN RESONANZBETRIEB EINER TINTEN-STRAHLVORRICHTUNG PROCESS FOR THE SELECTIVE, MULTICYCLE, RESONANT OPERATION OF AN INK JET DEVICE, USING THE CONTROL OF THE DOT SIZE
Die Erfindung betrifft Tintenstrahlvorrichtungen, insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung in einem Resonanzmodus, um einen Druckvorgang mit hoher Auflösung zu ermöglichen.The invention relates to ink jet devices, in particular a method of operating an inkjet device in FIG a resonance mode to enable high resolution printing.
Die Ausführung von praktischen Tintenstrahlgeräten und -vorrichtungen, die der Erzeugung eines einzigen Tintentröpfchens auf Anforderung hin dienen, ist in der Technik relativ neu. Bei den bekannten Tintenstrahlvorrichtungen mit "Tropfen auf Anforderung bzw. Verlangen" ist das Volumen jedes einzelnen Tintentröpfchens typischerweise von der Geometrie der Tintenstrahlvorrichtung, dem Typ der verwendeten Tinte und der Größe eines in der Tintenkammer zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens aus einer zugeordneten Öffnung entwickelten Überdrucks abhängig. Der effektive Durchmesser und Aufbau der Öffnung, das Volumen und die Struktur der der Öffnung zugeordneten Tintenkammer, der Wandleraufbau und die Methode der Kopplung des Wandlers mit der Tintenkammer stellen weitere Faktoren dar, die das Volumen der von der Öffnung ausgestoßenen, einzelnen Tintentröpfchen bestimmen. Bei jeder derartigen Tintenstrahlvorrichtung ist für eine Abbildung mit hoher Auflösung erforderlich, daß relativ kleine bzw. ein geringes Volumen aufweisende Tintentröpfchen von der Vorrichtung ausgestoßen werden. Typischerweise werden solche Tintentröpfchen mit geringer Größe durch Verkleinerung des Durchmessers der Öffnungen der Tintenstrahlvorrichtung erhalten. Jedoch ist es schwierig, Strahlöffnungen mit kleinem Durchmesser herzustellen, und der Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung, die mit solchen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Öffnui genThe implementation of practical inkjet devices and devices, which are used to generate a single droplet of ink on demand is relatively new in the art. In known "drop-on-demand" inkjet devices, the volume of each is Ink droplets typically from the geometry of the inkjet device, the type of ink used and the size of one in the ink chamber for ejecting an ink droplet overpressure developed from an associated opening. The effective diameter and structure of the opening, the volume and structure of the ink chamber associated with the opening, the transducer construction and the method of coupling of the transducer with the ink chamber are other factors that affect the volume of the orifice ejected, determine individual ink droplets. With every such Ink jet apparatus is required for high resolution imaging to be relatively small in size Bulky ink droplets ejected from the device will. Typically, such ink droplets with a small size by reducing the diameter of the orifices of the ink jet apparatus. However is it is difficult to make jet orifices with a small diameter, and the operation of an ink jet apparatus provided with such small diameter openings
SAD ORIGJMAL SAD ORIGJM AL
ausgestattet ist, wird durch Offnungsverstopfungsprobleme (infolge von eingetrockneten Tinte, Verunreinigungen in der Tinte, Papierstaub usw.), durch nachteilige Auswirkungen infolge eines hohen Verhältnisses von Oberflächenspannungskräften zu Trägheitskräften, durch ein dürftiges Ergebnis usw. negativ beeinflußt.is equipped with orifice clogging problems (due to dried-up ink, contamination in the ink, paper dust, etc.), by adverse effects as a result a high ratio of surface tension forces to inertia forces, by a poor result etc. adversely affected.
Viele Versuche wurde unternommen, um die Druckdichte sowie die Druckauflösung bzw. -rasterung bei einem Tintenstrahldrucker zu steuern. So werden in der US-PS 3 977 007 bei einem Tintenstrahldrucker Grauschattierung reproduziert, indem man die Zahl der Tintentröpfchen, die an einer vorbestimmten Punktstelle in einer Punktmatrix abgelagert wird, selektiv um eins ändert. In der US-PS 4 018 383 wird ein Verfahren zur Beseitigung von Satellitentröpfchen in einem kontinuierlichen Tintenstrahlsystem gelehrt, wobei das Verfahren beim Drucken ferner für ein selektives Beseitigen oder Einschließen der Tintentröpfchen sorgt, um die Dichte der Tröpfchenströme zu steuern. Bei einer in der US-PS 4 047 183 offenbarten Vorrichtung mit kontinuierlichem Tintenstrahl findet zur Steuerung der Formation und Form der den Tintentröpfchenstrom bildenden Tintentröpfchen ein Laser Anwendung, um die Frequenzkomponenten eines kontinuierlichen Tintenstrahlstromes zur Steuerung der Kennwerte eines die Vorrichtung steuernden Störungs-Steuersignals abzutasten.Many attempts have been made to improve the print density as well as the print resolution or rasterization in an ink jet printer to control. For example, in US Pat. No. 3,977,007, shades of gray are reproduced in an ink jet printer by using is the number of ink droplets deposited at a predetermined point in a dot matrix, selectively changes by one. In US Pat. No. 4,018,383 there is disclosed a method of eliminating satellite droplets in one continuous ink jet system, the method further selectively eliminates or traps the ink droplets when printing to improve density to control the droplet streams. In a continuous ink jet apparatus disclosed in U.S. Patent No. 4,047,183 a laser is used to control the formation and shape of the ink droplets forming the stream of ink droplets, around the frequency components of a continuous ink jet stream to control the characteristics of a die Device controlling fault control signal.
Bei der US-PS 4 281 333 wird das Volumen bzw. die Größe der von einer Tintenstrahlvorrichtung mit "Tropfen-auf-Anforderung" ausgestoßenen Tintentröpfchen lediglich durch Variation der Amplituden- oder Leistungshüllkurve der Steuersignalwellenform gesteuert, die zum Betrieb der Tintenstrahlvorrichtung verwendet wird. In der US-PS 4 337 470 wird die von einem Tintenstrahldrucker erzeugte Punktgröße durch Variation der Frequenz der Schwingung eines Vibrators ge-In U.S. Patent 4,281,333, the volume or size of the "drop-on-demand" ink jet ejected ink droplets simply by varying the amplitude or power envelope of the control signal waveform used to operate the ink jet apparatus. In U.S. Patent 4,337,470 Dot size generated by an inkjet printer by varying the frequency of the vibration of a vibrator
BADBATH
steuert, der die in dem Tintenkopf befindliche Tinte in Schwingungen versetzt, um Tintentröpfchen auszustoßen. Diese Tröpfchen werden zur Steuerung der Druckdichte elektrostatisch auf ein Empfangsmedium hin-oder von diesem weggelenkt. Die US-PS 4 393 384 lehrt ein Verfahren zum Betreiben einer Tintenstrahlvorrichtung zum Zwecke der Steuerung des Volumens und der Geschwindigkeit von Tintentröpfchen, die zur absoluten Steuerung der Druckqualität erzeugt werden. Diese Steuerung wird dadurch bewerkstelligt, indem man steuerbar und sukzessive zuerst das Volumen der zugeordneten Tintenkammer verringert, dann das Volumen vergrößert und dann sofort das Volumen um einen Betrag verringert, der geringer als die erste Volumenverringerung ist, und anschließend das Volumen der Tintenkammer zum Ausstoß des Tintentröpfchens vergrößert.controls that vibrate the ink in the ink head to eject ink droplets. These To control the print density, droplets are electrostatically directed toward or away from a receiving medium. U.S. Patent 4,393,384 teaches a method of operating an ink jet device for the purpose of controlling volume and the speed of ink droplets, which are the absolute Control of print quality can be generated. This control is accomplished by being controllable and successively first reducing the volume of the associated ink chamber, then increasing the volume and then immediately that Volume decreased by an amount less than the first volume decrease and then the volume the ink chamber for ejecting the ink droplet is enlarged.
In der US-PS 4 493 388 wird ein Verfahren zum Betrieb einer Tintenstrahleinrichtung offenbart, bei dem das Oszillog ramm des dem Wandler zugeführten Signals einen Unterbrechungszeitabschnitt aufweist, der länger als ein vorbestimmter Zeitabschnitt ist, dem die Zeitabschnitte von drei aufeinanderfolgenden, elektrischen Signalen folgen, wobei zumindest die Amplitude oder die Breite des zweiten der drei elektrischen Signale relativ zu den anderen beiden vergrößert wird, um eine Verringerung des Radius des nach dem Unterbrechungsabschnitt ausgestoßenen zweiten Tintentröpfchens zu verhindern.U.S. Patent 4,493,388 discloses a method of operating a Ink jet device disclosed, in which the oscillo ram of the signal fed to the transducer has an interruption period of time which is longer than a predetermined period of time is followed by the time segments of three consecutive electrical signals, at least the The amplitude or width of the second of the three electrical signals relative to the other two is increased by to prevent a decrease in the radius of the second ink droplet ejected after the interruption portion.
In keiner der vorstehend kurz beschriebenen Patentschriften ist offenbart, daß man zum Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung gewisse Resonanzen dieser Vorrichtung erregt, um eine Steuerung in bezug auf die Größe und das Volumen der ausgestoßenen Tintentröpfchen zu ermöglichen.In none of the patents briefly described above it is disclosed that, in order to operate an ink jet device, certain resonances of that device are excited in order to allow control over the size and volume of the ink droplets ejected.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung vorgeschlagen, das der Steuerung der auf ein Aufzeichnungsmedium aufgedruckten Punktgröße dient. DiesesIn accordance with the invention there is provided a method of operating an inkjet device proposed to control the dot size printed on a recording medium. This
Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: man betreibt eine Wandlereinrichtung, um synchron entweder eine oder eine Kombination der fluidischen und mechanischen Resonanzfrequenzen der Tintenstrahlvorrichtung zur Erzeugung einer dominanten Resonanzfrequenz in der Tintenkammer und der beigeordneten Tinte zu erregen; man läßt entweder einen einzyklischen oder einen subharmonischen Zyklus der dominanten Resonanzfrequenz erzeugen, um im wesentlichen voraussagbar das Volumen eines Tintentröpfchens zu steuern, das von einer Öffnung der Vorrichtung durch die resultierende Druckstörung ausgestoßen wird, die in der zugeordneten Tintenkammer erzeugt wird; man wiederholt sukzessive die vorerwähnten beiden Schritte sooft wie gewünscht synchron mit der dominanten Resonanzfrequenz, um eine Vielzahl von Tintentröpfchen innerhalb eines Zeitabschnittes zu erzeugen, der ein Verschmelzen der Tröpfchen während des Fluges bzw. in der Luft oder auf dem Aufzeichnungsmedium ermöglicht.Procedure has the following procedural steps: one operates a converter device to synchronously either one or one Combination of the fluidic and mechanical resonance frequencies of the inkjet device to generate a dominant one Resonance frequency in the ink chamber and the adjunct Excite ink; you can either leave a single cycle or generate a subharmonic cycle of the dominant resonant frequency to essentially predictably volume of an ink droplet ejected from an orifice of the device by the resulting printing disturbance generated in the associated ink chamber; the two steps mentioned above are repeated successively synchronously with the dominant resonance frequency as often as desired, in order to generate a large number of ink droplets within one Period of time to generate the merging of the droplets during flight or in the air or on the recording medium enables.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Tintenstrahlvorrichtung in SchnittFig. 1 shows an ink jet device in section
ansicht ;opinion ;
Fig. 2 ein Detail der Tintenstrahlvorrichtung geFig. 2 shows a detail of the ink jet device
mäß Fig. 1 in vergrößerter Ansicht;according to FIG. 1 in an enlarged view;
Fig. 3 eine Projektionsdarstellung der Tinten-Fig. 3 is a projection view of the ink
strahlvorrichtung in auseinandergezogenerblasting device in expanded
Anordnung, wobei die Tintenstrahlvorrichtung die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele umfaßt;Arrangement, the ink jet apparatus being those shown in Figs Embodiments includes;
Fig. 4 die Wellenform für elektrische ImpulseFigure 4 shows the waveform for electrical pulses
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels;of a preferred embodiment;
BAD ORlQ5NALBAD ORlQ 5 NAL
Fig. 5 eine sinusförmige Wellenform für elekFig. 5 is a sinusoidal waveform for elek
trische Signale eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung; tric signals of another embodiment of the invention;
Fig. 6 eine Sinus-Halbwellenkurve für ein drittesFig. 6 is a half sine wave curve for a third one
Ausführungsbeispiel der Erfindung;Embodiment of the invention;
Fig. 7 eine Sinus-Viertelwellenkurve für elekFig. 7 is a quarter wave sine curve for elek
trische Impulse eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung; tric pulses of a fourth embodiment of the invention;
Fig. 8 eine Sägezahnwellenform für ein fünftesFigure 8 is a sawtooth waveform for a fifth
Ausführungsbeispiel der Erfindung;Embodiment of the invention;
Fig. 9 eine dreieckförmige Wellenform für elekFig. 9 is a triangular waveform for elek
trische Impulse eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung; tric pulses of a sixth embodiment of the invention;
Fig. 10 Ausdrucke (A) bis (F), die von der gezeig-Fig. 10 Printouts (A) to (F), which are taken from the shown
ten Tintenstrahlvorrichtung unter Verwenth ink jet device under use
dung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurden undapplication of the process according to the invention were and
Fig. 11 Schriftausdrucke (A) bis (C), die die11 printouts (A) to (C) showing the
typische Ausdruckdichte-Steuerung verdeutliehen, die durch den Einsatz der gezeigtenTypical print density controls illustrated by the use of the
Tintenstrahlvorrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden kann undInkjet device using of the method according to the invention can be achieved and
Fig. 12 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ver-Fig. 12 using the inventive method
fahrens erzeugte Tröpfchen während desdriving generated droplets during the
Flugs.In flight
BADBATH
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Tintenstrahlvorrichtung der US-PS 4 459 601 dargestellt, die durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen wird. Die vorliegende Erfindung wurde während der Entwicklung von verbesserten Verfahren zum Betreiben der vorerwähnten Tintenstrahlvorrichtung unter Erzielung eines Druckvorganges mit hohem Auflösungsvermögen bzw. hoher Rasterung gemacht. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend beschrieben werden, können jedoch bei einer Vielzahl von Tintenstrahlvorrichtungen (insbesondere bei Tintenstrahlvorrichtungen mit "Tropfen-auf-Anforderung") Anwendung finden. Die nachstehend erläuterte Tintenstrahlvorrichtung ist deshalb zur Erläuterung der Erfindung vorgesehen und bedeutet keine Beschränkung. Demzufolge werden in den folgenden Absätzen lediglich die grundlegenden mechanischen Merkmale sowie der Betrieb dieser Vorrichtung erörtert.In Figs. 1 to 3, an ink jet apparatus is shown in FIG U.S. Patent 4,459,601, which is incorporated herein by reference. The present invention was achieved during the development of improved methods of operating the aforementioned ink jet apparatus made of a printing process with high resolution or high rasterization. The various embodiments of the invention, which are described below, however, with a variety of inkjet devices (especially "drop-on-demand" inkjet devices) Find application. The ink jet apparatus explained below is therefore to explain the invention provided and does not imply any limitation. As a result, the following paragraphs only describe the basic mechanical features as well as the operation of this device are discussed.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Tintenstrahlvorrichtung umfaßt eine Kammer 200, die eine Öffnung 202 zum Ausstoßen von Tintentröpfchen in Erwiderung auf die Erregung eines Wandlers aufweist, wobei für jeden Strahl eine Reihe derartiger Strahlen (vergleiche Fig. 3) ein Wandler 204 vorgesehen ist. Der Wandler 204 dehnt sich längs seiner Streckungsachse aus und zieht sich längs seiner Streckungsachse zusammen (in den durch die Pfeile in Fig. 2 gezeigten Richtungen), wobei diese Bewegung über eine Kopplungseinrichtung 206 mit der Kammer 200 gekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung 206 umfaßt einen Fuß 207, ein an dem Fuß 207 angrenzendes, viskoelastisches Material 208 und eine Membran 210, die in die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Lage vorgespannt ist.The ink jet apparatus illustrated in Figures 1-3 includes a chamber 200 having an orifice 202 for ejection of ink droplets in response to excitation of a transducer, with a series of such for each jet Radiation (see Fig. 3) a transducer 204 is provided. The transducer 204 expands along its axis of extension and contracts along its axis of extension (in the directions shown by the arrows in Fig. 2), where this movement is coupled to the chamber 200 via a coupling device 206. The coupling device 206 comprises a foot 207, a viscoelastic material 208 adjoining the foot 207 and a membrane 210 which is inserted into the in the position shown in Figs. 1 and 2 is biased.
Über eine begrenzte Einlaßeinrichtung in Form einer begrenzten Öffnung 214 fließt Tinte von einem nicht unter Druck gesetzten Behälter 212 in die Kammer 200. Die begrenz!ο Öffnung 214 wird durch eine in einer DurchflußbegrenzungsplatteInk flows through restricted inlet means in the form of a restricted orifice 214 from an unpressurized one Container 212 in the chamber 200. The limiting! Ο opening 214 is through a flow restriction plate
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
216 vorgesehenen Öffnung gebildet (vergleiche Fig. 3). Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der in einer Kammerplatte 220216 provided opening is formed (see FIG. 3). As can be seen from FIG. 2, the has in a chamber plate 220
222 ausgebildete Behälter 212 eine abgeschrägte Kante auf, die in die Öffnung 214 führt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Behälter 212 mit einem Zulaufrohr 223 und einem Abzugsrohr 225 ausgestattet. Der Behälter 212 ist infolge der Membran 210 nachgiebig. Diese Membran 210 steht über eine in der Durchflußbegrenzungsplatte 216 vorgesehene, große Öffnung 227, die an eine in der Platte 226 vorgesehene Aussparung 229 angrenzt, mit der Tinte in Verbindung.222 formed container 212 has a beveled edge which leads into the opening 214. As can be seen from Fig. 3, is the container 212 is equipped with an inlet pipe 223 and an outlet pipe 225. The container 212 is due to the membrane 210 compliant. This membrane 210 stands over a large opening provided in the flow restriction plate 216 227, which adjoins a recess 229 provided in the plate 226, in communication with the ink.
Ein Ende jedes Wandlers 204 wird durch das Zusammenwirken des Fußes 207 mit einem in einer Platte 226 vorgesehenen Loch 224 geführt. Wie gezeigt, sind die Füße 207 der Wandler 204 in den Löchern 224 verschiebbar aufgenommen. Die anderen Enden der Wandler 204 sind in einem Block 228 mittels eines in Schlitzen 232 vorgesehenen, nachgiebigen bzw. elastischen Materials230 elastisch befestigt, um eine Abstützung für die anderen Enden der Wandler 204 vorzusehen. Ebenso ist ein elektrischer Kontakt mit den Wandlern 204 in elastischer Weise mit Hilfe einer nachgiebigen Leiterplatte 234 hergestellt, die durch ein geeignetes Mittel, wie z.B. einem Lot, mit einer Elektrode 260 der Wandler gekoppelt ist. Auf der Leiterplatte 234 sind gedruckte Schaltungen 238 vorgesehen.{_ Die Platte 226 (vergleiche Fig. 1 und 3) weist an der BasisOne end of each transducer 204 is provided by the cooperation of the foot 207 with one in a plate 226 Hole 224 out. As shown, the feet 207 of the transducers 204 are slidably received in the holes 224. The others Ends of transducers 204 are in a block 228 by means of a resilient or elastic provided in slots 232 Materials 230 resiliently attached to provide support for the other ends of transducers 204. Likewise is a electrical contact with the transducers 204 made in a resilient manner by means of a compliant printed circuit board 234, which is coupled to an electrode 260 of the transducers by any suitable means such as solder. On the Printed circuit board 234, printed circuit boards 238 are provided. {_ The plate 226 (see Figures 1 and 3) faces at the base
237
eines Schlitzes Löcher 224 auf, die, wie vorstehend erwähnt,237
of a slot has holes 224 which, as mentioned above,
226 die Füße 207 der Wandler 204 aufnehmen. Die Platte ist auch mit einer Aufnahme 239 für eine Heizzwischenlage 240 ausgestattet. Diese Heizzwischenlage 240 umfaßt ein Heizelement 242 mit Spiralen 244, eine Niederhalteplatte 246, eine der Platte 246 zugeordnete Feder 248 sowie eine unmittelbar unterhalb des Heizelements 242 angeordnete Abstützplatte 250. Ferner ist ein Schlitz 253 zur Aufnahme eines Thermistors 252 vorgesehen. Der Thermistor 252 wird verwendet, um die226 take up the feet 207 of the transducers 204. The plate is also equipped with a receptacle 239 for a heating pad 240. This intermediate heating layer 240 comprises a heating element 242 with spirals 244, a hold-down plate 246, one of the Spring 248 assigned to plate 246 and a support plate 250 arranged directly below heating element 242. A slot 253 for receiving a thermistor 252 is also provided. The thermistor 252 is used to control the
Temperatur des Heizelements 242 zu überwachen. Die gesamte Heizzwischenlage 240 wird durch eine Abdeckplatte 254 in der in der Platte 226 vorgesehenen Aufnahme 239 gehalten.Monitor the temperature of the heating element 242. The entire heating pad 240 is covered by a cover plate 254 in FIG in the plate 226 provided receptacle 239 held.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die verschiedenen beschriebenen Komponenten der Tintenstrahlvorrichtung mit Hilfe von Schrauben 256, die sich durch Öffnungen 257 nach oben erstrecken, und mit Hilfe von Schrauben 258, die sich durch Öffnungen 259 nach unten erstrecken, zusammengehalten, wobei die Schrauben 258 die Leiterplatte 234 auf der Platte 228 an der richtigen Stelle halten. Die gestrichelten Linien in Fig. zeigen die Verbindungen 263 zu der gedruckten Schaltung auf der Leiterplatte 234. Die Verbindungen 263 koppeln ein Steuergerät 261 mit der Tintenstrahlvorrichtung, um deren Betrieb zu steuern.As can be seen from Fig. 3, the various are described Components of the inkjet device by means of screws 256 extending upwardly through openings 257, and held together by screws 258 extending downwardly through openings 259, the Screws 258 hold circuit board 234 in place on plate 228. The dashed lines in Fig. show the connections 263 to the printed circuit on the circuit board 234. The connections 263 couple Controller 261 with the ink jet device to control its operation.
Beim üblichen Betrieb der Tintenstrahlvorrichtung ist dasIn normal operation of the ink jet apparatus, this is
261261
Steuergerät so programmiert, daß es zu einem geeigneten Zeitpunkt über seine Verbindung mit der gedruckten Schaltung eine Spannung zu einer bestimmten oder zu einigen der erhitzten Elektroden 260 der Wandler 204 zuführt. Die zugeführte Spannung bewirkt ein elektrisches Feld, das senkrecht zur Streckungsachse der ausgewählten Wandler 204 erzeugt wird, wodurch sich ein Zusammenziehen der Wandler 204 entlang ihrer langgestreckten Achse ergibt. Wenn sich ein spezieller Wandler 204 nach Erregung derart zusammenzieht, bewegt sich der unter dem Fuß 207 des Wandlers 204 befindliche Teil der Membran 210 in Richtung des sich zusammenziehenden Wandlers 204, wodurch effektiv das Volumen der angegliederten Kammer 200 sich vergrößert. Während sich das Volumen der speziellen Kammer 200 derart ausdehnt, wird zu Anfang ein Unterdruck in der Kammer erzeugt, wodurch die darin befindliche Tinte dazu neigt, sich von der Öffnung 202 wegzubewegen, während gleichzeitig Tinte aus dem Behälter 212 über die angegliederte, begrenzte Öffnung 214 in die Kammer 200 fließen kann. Die wäh-The controller is programmed to have it connected to the printed circuit board at an appropriate time the transducer 204 supplies a voltage to a particular one or to some of the heated electrodes 260. The supplied Voltage causes an electric field that is generated perpendicular to the extension axis of the selected transducers 204, thereby causing the transducers 204 to contract along their elongated axis. If there is a special When transducer 204 contracts after excitation, that part of the transducer 204 located under foot 207 moves Diaphragm 210 toward the contracting transducer 204, effectively increasing the volume of the attached chamber 200 increases. As the volume of the particular chamber 200 expands in this way, a negative pressure is initially established generated in the chamber, whereby the ink therein tends to move away from the opening 202 during at the same time, ink can flow from the container 212 through the associated, restricted opening 214 into the chamber 200. The selected
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rend der Nachfü'llung in die Kammer 200 fließende Tintenmenge ist größer als die Menge, die durch die begrenzte Öffnung 214 während dem Abschießen der Tinte zurückfließt. Die Zeit zwischen Nachfüllung und Abschießen wird während des Strahlbetriebs nicht verändert, wodurch somit ein "Nachfüllen vor Abschießen"-Zyklus vorgesehen wird. Das Steuergerät ist so programmiert, daß kurz danach die Spannung bzw. das Steuersignal von einem bestimmten oder einigen der ausgewählten Wandler 204 entfernt wird, wodurch der oder die Wandler 204 sich sehr schnell längs ihrer langgestreckten Achsen ausdehnen und über das viskoelastische Material 208 und die Füße 207 gegen den unter ihnen liegenden Teil der Membran 210 stoßen. Auf diese Weise wird eine rasche Kontraktion bzw. Verringerung des Volumens der zugeordneten Kammer oder Kammern 200 erzielt. Diese schnelle Volumenverringerung der angegliederten Kammern 200 erzeugt einen Druckimpuls bzw. eine Überdruckstörung in der Kammer 200, wodurch von den zugehörigen Öffnungen 202 ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Es ist zu bemerken, daß bei einer derartigen Erregung eines bestimmten Wandlers 204 dieser sowohl seine Länge verringert als auch seine Dicke vergrößert. Jedoch ist die Vergrößerung seiner Dicke für die dargestellte Tintenstrahlvorrichtung insofern ohne Belang, als die Längenänderungen des Wandlers den Einsatz der einzelnen Tintenstrahlen der Tintenstrahlreihe steuern. Es ist ferner zu bemerken, daß mit der vorliegenden Technologie, d.h. durch die Erregung des Wandlers zum Zwecke der Kontraktion längs ihrer langgestreckten Achsen, ein beschleunigtes Altern der Wandler verhindert wird. In extremen Fällen wird auch eine Depolarisation vermieden.The amount of ink flowing into the chamber 200 during the refill is greater than the amount that flows back through the restricted opening 214 during the firing of the ink. The time between refilling and firing is during the blasting operation not changed, thus providing a "refill before launch" cycle. The control unit is like that programmed that shortly thereafter the voltage or the control signal of a certain or some of the selected Transducer 204 is removed, whereby the transducer or transducers 204 expand very rapidly along their elongated axes and via the viscoelastic material 208 and the feet 207 against the part of the membrane 210 lying below them bump. In this way, there is a rapid contraction or reduction in the volume of the associated chamber or chambers 200 scored. This rapid reduction in volume of the affiliated Chambers 200 generates a pressure pulse or an overpressure disturbance in the chamber 200, whereby the associated Orifices 202 an ink droplet is ejected. It should be noted that with such excitation one certain transducer 204 both reduces its length and increases its thickness. However, the magnification is its thickness for the illustrated ink jet device insofar as the changes in length of the transducer control the use of each ink jet in the ink jet array. It should also be noted that with the present Technology, i.e. by energizing the transducer for the purpose of contraction along its elongated axes, accelerated aging of the transducers is prevented. In extreme cases, depolarization is also avoided.
Wie vorstehend erwähnt, ist es bekannt, daß die Tröpfchengröße, die von einem Impuls-Tintenstrahldrucker erzeugt wird, eng an die Größe der Öffnung der zugehörigen Tintenstrahleinrichtung gebunden ist und daß im allgemeinen nur geringeAs mentioned above, it is known that the droplet size produced by an impulse inkjet printer is closely tied to the size of the opening of the associated ink jet device and that generally only small
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Variationen in bezug auf die Tröpfchengröße, z.B. durch Variation der Steuersignalamplitude oder Steuersignalwellenform, erzeugt werden können. Jedoch muß andererseits für einen hochqualitativen Halbtondruck die Tröpfchengröße in einem weiten Bereich steuerbar sein. Außerdem ist es für gewisse Tinten, die sich auf dem Papier nicht weit ausbreiten, wie z.B. Tinten auf Wachsbasis, erforderlich, daß größere als die bereits durch die gegenwärtigen Verfahren zum Betrieb von Tintenstrahlvorrichtungen erzielbaren Tintentröpfchen zur Erzielung gewünschter Druckpunktdurchmesser erzeugt werden.Variations in droplet size, e.g. Variation of the control signal amplitude or control signal waveform, can be generated. However, on the other hand, for high quality halftone printing, the droplet size must be in be controllable over a wide range. In addition, for certain inks that do not spread far on the paper, such as wax-based inks, require larger than the ink droplets already obtainable by current methods of operating inkjet devices Achievement of the desired pressure point diameter can be generated.
Gemäß der Erfindung wurde beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Tintenstrahleinrichtung erkannt, daß man durch synchrones Erregen einer oder einer Kombination der fluidischen und mechanischen Resonanzfrequenzen der Tintenstrahlvorrichtung zur Erzeugung einer dominanten Resonanzfrequenzstörung in der entsprechenden, zugeordneten Kammer und der Tinte und durch Erzeugenlassen eines einzyklischen oder eines subharmonischen Zyklus der dominanten Resonanzfrequenz das Volumen der ausgestoßenen Tintentröpfchen steuern kann. Gemäß der Erfindung wurde weiterhin festgestellt, daß durch Wiederholung dieser Betriebsweise in einer iterativen bzw. sukzessiven Art, wobei jeder Folgezyklus synchron mit der dominanten Resonanzfrequenz der Tintenstrahlvorrichtung ist, eine Vielzahl von Tintentröpfchen innerhalb eines Zeitabschnittes ausgestoßen werden kann, der es ermöglicht, daß die Tröpfchen während ihres Fluges durch die Luft oder auf dem Aufzeichnungsmedium verschmelzen können. Dies ermöglicht eine wesentliche Steuerung im Hinblick auf die sich auf dem Aufzeichnungsmedium ergebende Punktgröße relativ zu der von einem einzigen Tintentröpfchen erzielten Punktgröße. Die resultierende Punktgröße ist davon abhängig, wie oft innerhalb eines gegebenen Zeitabschnitts das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung wiederholt wird. Die Fig. 12 zeigt neun Tröpfchen bis 309 während des Flugs zur Erzeugung eines Punkts auf einemAccording to the invention, the operation described above has been carried out Ink jet device recognized that by synchronously exciting one or a combination of the fluidic and mechanical Resonance frequencies of the inkjet device for generating a dominant resonance frequency disturbance in the corresponding, associated chamber and the ink and by causing a single cycle or a subharmonic cycle to be generated the dominant resonance frequency is the volume of the ejected Can control ink droplets. According to the invention it was further found that by repeating this Operation in an iterative or successive manner, with each subsequent cycle synchronous with the dominant resonance frequency of the ink jet apparatus, a plurality of ink droplets are ejected within a period of time which allows the droplets to merge as they fly through the air or on the recording medium can. This allows substantial control over what results on the recording medium Dot size relative to the dot size achieved by a single ink droplet. The resulting point size is depending on how often the method according to the invention for operating the device within a given period of time is repeated. Figure 12 shows nine droplets through 309 in flight to create a point on one
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Aufzeichnungsmedium unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Recording medium using the inventive Procedure.
Gemäß der Erfindung wurde ferner erkannt, daß für die illustrative Tintenstrahlvorrichtung dieses Beispiels die Helmholtz-Resonanzfrequenz die dominante Resonanzfrequenz der gegenständlichen Tintenstrahlvorrichtung ist. Andere Tintenstrahlvorrichtungen, die auch unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden können, können als dominante Resonanzfrequenz eine andere Resonanzfrequenz als die Helmholtz-Resonanzfrequenz aufweisen. Zum Zwecke der weiteren Beschreibung und Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Tintenstrahlvorrichtung wird angenommen, daß die Helmholtz-Resonanzfrequenz die dominante Resonanzfrequenz ist. Jedoch bedeutet eine derartige Annahme keine Beschränkung im Hinblick auf den Schutzumfang und die Verwendung der Erfindung.In accordance with the invention, it was also recognized that, for the illustrative inkjet apparatus of this example, the Helmholtz resonance frequency is the dominant resonance frequency of the subject inkjet device. Other inkjet devices, which can also be operated using the method according to the invention can be used as dominant resonance frequency a different resonance frequency than have the Helmholtz resonance frequency. For the purpose of further description and clarification of the invention A method of operating an inkjet device is disclosed assumed that the Helmholtz resonance frequency is the dominant Is resonance frequency. However, such an assumption means no limitation as to the scope and use of the invention.
Das vorliegende Verfahren stellt ein Mehrimpuls-Verfahren zum Betreiben einer Tintenstrahlvorrichtung dar, das die dominante Resonanzfrequenz der Tintenstrahlvorrichtung zur Erregung von Tintentröpfchen mit steuerbarem Volumen durch Pulsation des Wandlers 204 (in diesem Beispiel) mit einer Folgefrequenz der dominanten Resonanzfrequenz verwendet, und zwar unter Verwendung eines einzelnen Impulses oder einer Vielzahl von Impulsen in Abhängigkeit von der erforderlichen Punktgröße. Wo die Helmholtz-Frequenz die dominante Frequenz ist, resultiert diese Frequenz aus der Wechselwirkung der Nachqiebigkeit der Tintenkammer 200 (bei diesem Beispiel)und der Tinten- bzw. Fluidträgheit, ausgedrückt durch die FormelThe present method represents a multi-pulse method for operating an inkjet device, which is the dominant resonance frequency of the inkjet device Excitation of ink droplets with controllable volume Pulsation of the transducer 204 (in this example) with a repetition frequency of the dominant resonance frequency is used, and using a single pulse or a plurality of pulses depending on the required Point size. Where the Helmholtz frequency is the dominant frequency, this frequency results from the interaction of the Compliance of the ink chamber 200 (in this example) and the ink or fluid inertia, expressed by the formula
FF. HH
wobei C gleich der Tintenkammernachgiebigkeit, L gleich derwhere C is the ink chamber compliance, L is the
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Trägheit und 1/L beispielsweise gleich 1/L Öffnung 202 + 1/L begrenzte Öffnung 214~| ist.For example, inertia and 1 / L equals 1 / L opening 202 + 1 / L limited opening 214 ~ | is.
Durch Laborversuch und Analyse wurde festgestellt, daß die dargestellte Tintenstrahlvorrichtung eine Helmholtz-Frequenz von etwa 30 kHz hat. Zum Betrieb der gezeigten Tintenstrahlvorrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden, wie aus Fig. 4 ersichtlich, im wesentlichen rechteckige oder quadratische Wellenimpulse verwendet. Die Impulskennwerte dieser speziellen Wellenform, die aufgefunden wurden, um eine wesentliche Steuerung in bezug auf die Größe des ausgestoßenen Tintentröpfchens vorzusehen, wurden für die verschiedenen gezeigten Zeitabschnitte wie folgt bestimmt: T. = 1,0 Mikrosekunden Impulsanstiegzeit, T„ = 13,0 Mikrosekunden Impulsdauer, TQ = 1,0 Mikrosekunden Impulsabfallzeit und T. = = 15,0 Mikrosekunden Totzeit, wodurch eine Impulsfolgefrequenz nahe der 30 kHz Helmholtz-Resonanzfrequenz der dargestellten Vorrichtung vorgesehen wird. Es ist zu bemerken, daß in diesem Beispiel die Totzeit T. erforderlich ist, um das einem Wandler zugeführte Steuersignal gleichphasig mit der natürlichen Schwingung des in der Tintenkammer 200 enthaltenen Tintenfluids zu machen bzw. zu koppeln. Es wurde festgestellt, daß durch Zuführung von zwei Impulsen, wie in Fig. 4 gezeigt, zu einem Wandler 204 das Volumen des ausgestoßenen, endgültigen Tintentröpfchens etwa zweimal demjenigen Volumen entsprach, das bei Verwendung eines einzigen Impulses über die gleich Zeitperiode erhalten wurde, in der die beiden Impulse zugeführt wurden. Es wurde ferner festgestellt, daß das Tröpfchenvolumen sich linear in direkter Übereinstimmung mit der Anzahl derartiger, dem Wandler 204 zugeführter Impulse zu vergrößern scheint. Durch Zuführung von zwei oder mehreren Impulsen mit geeigneter Amplitude, die die in Fig. 4 gezeigten Wellenformen und die vorstehend beschriebenen Kennwerte haben, wurde ferner ermittelt, daß dieses Mehrim-By laboratory testing and analysis it was found that the illustrated ink jet device has a Helmholtz frequency of about 30 kHz. As can be seen from FIG. 4, essentially rectangular or square wave pulses were used to operate the illustrated ink jet device in accordance with the method according to the invention. The pulse characteristics of this particular waveform, found to provide substantial control over the size of the ink droplet ejected, were determined for the various time periods shown as follows: T. = 1.0 microsecond pulse rise time, T "= 13.0 microseconds Pulse duration, T Q = 1.0 microsecond pulse fall time and T. = = 15.0 microsecond dead time, thereby providing a pulse repetition rate close to the 30 kHz Helmholtz resonance frequency of the illustrated device. It should be noted that, in this example, the dead time T. It was found that by applying two pulses as shown in FIG the two pulses were supplied. It has also been found that the droplet volume appears to increase linearly in direct correspondence with the number of such pulses applied to transducer 204. Further, by applying two or more pulses of suitable amplitude having the waveforms shown in FIG. 4 and the characteristics described above, it was found that this multiple
pulsverfahren in einem Verschmelzen der Tintentröpfchen im Flug oder beim Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium resultiert, woraus sich eine vergrößerte Punktgröße auf dem Aufzeichnungsmedium im Vergleich zu Verwendung eines Einzelimpulses zur Erzeugung eines solchen Punktes auf dem Medium ergibt. pulse process in a merging of the ink droplets in the Flight or when hitting the recording medium, resulting in an enlarged spot size on the recording medium compared to using a single pulse to create such a point on the medium.
Es ist zu bemerken, daß die Wellenform der Fig. 4 und die nachfolgend beschriebenen Wellenformen der Fig. 5 bis 9 unter Laborversuchsbedingungen mit einem handelsüblichen Wellengenerator erzeugt werden können. Bei einer praktischen Vorrichtung muß beispielsweise das Steuergerät 261 speziell ausgestaltet oder programmiert werden, um die gewünschten WpIlenformen und die zur Erzeugung einer bestimmten Punktgröße auf dem Aufzeichnungsmedium erforderliche Anzahl an Impulsen zu erzeugen.It should be noted that the waveform of Fig. 4 and the waveforms of Figs. 5 through 9 described below are below Laboratory test conditions can be generated with a commercially available wave generator. With a practical device For example, the controller 261 must be specially designed or programmed to the desired Waveforms and the number required to create a particular point size on the recording medium To generate pulses.
Durchgeführte Tests haben gezeigt, daß die verdeutlichte Vorrichtung, die,wie vorstehend erwähnt, eine Helmholtz-Frequenz von 30 kHz aufweist, unter Verwendung irgendeiner Kombination von Impulsdauer T- und Totzeit T , die sich zwischen 8,0 Mikrosekunden und 16,0 Mikrosekunden bewegen können, arbeiten kann, wobei die Anstiegszeit T und die Abfallzeit T3 beispielsweise auf eine Mikrosekunde festgelegt wurden. Die untere Grenze dieses Bereichs wird durch die Reaktionszeit des Wandlers oder der Wandler 204 bestimmt, wohingegen die obere Grenze dieses Bereichs durch den Aufbau der Tintenstrahlvorrichtung bestimmt wird, der die Wirksamkeit der Steuerung oder des Betriebs der Vorrichtung mit oder in der Nähe ihrer Helmholtz-Frequenz begrenzt. Die Komplexität des elektronischen Aufbaus des Steuergeräts 261 wird verringert, wenn die Wellenform der Steuerimpulse, wie die in Fig. 4, im wesentlichen der gezeigten entspricht, wobei die Gesamtimpulsdauer (T. + T + TQ) und die Totzeit T im wesentlichenTests carried out have shown that the illustrated device, which, as mentioned above, has a Helmholtz frequency of 30 kHz, using any combination of pulse duration T and dead time T ranging between 8.0 microseconds and 16.0 microseconds can work, with the rise time T and the fall time T 3 being set to one microsecond, for example. The lower limit of this range is determined by the response time of the transducer or transducers 204, while the upper limit of this range is determined by the design of the inkjet device, which can effectively control or operate the device at or near its Helmholtz frequency limited. The complexity of the electronic construction of the control unit 261 is decreased when the waveform of the control pulses as shown in Fig. 4 substantially corresponds to that shown, with the total pulse duration (T. + T + T Q) and the dead time T is substantially
gleich sind. Ebenso wurde ein optimaler Betrieb der gezeigten Tintenstrahlvorrichtung erlangt, wenn die gesamte Periodizität des Impulszuges (T + T + T + T) im wesentlichenare the same. Optimal operation of the illustrated ink jet apparatus was also obtained when all of the periodicity of the pulse train (T + T + T + T) essentially
1 ίί. ό *Ύ 1 ίί. ό * Ύ
gleich sdem Reziproken der dominanten Resonanzfrequenz, in diesem Beispiel 1/F1. gemacht wird. Es wurde ferner ermittelt,equal to s the reciprocal of the dominant resonance frequency, in this example 1 / F 1 . is made. It was also determined that
daß infolge der Beschränkungen aufgrund der Reaktionszeit der Wandler 204, der mit der relativ hohen Frequenz des dominanten Resonanzfrequenzmodus der Steuerung und des Betriebs der Tintenstrahlvorrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Mehrimpulsverfahrens gekoppelt ist, viele andere unterschiedliche Wellenformen, die anders als jene der Fig. 4 sind, aber eine gleiche bzw. ähnliche Periodizität aufweisen, verwendet werden können. Andere Wellenformen, die aufgefunden wurden, um eine zufriedenstellende Steuerung hinsichtlich der Punktgröße unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzusehen, umfassen beispielsweise eine Sinuswellenform,, eine Sinus-Halbwellenform, eine Sinus-Viertelwellenform, eine Sägezahnwellenform sowie eine dreieckförmige Wellenform, wie dies in den Fig. 5 bis 9 in dieser Reihenfolge dargestellt ist. Bei Verwendung derartiger, alternativer Wellenformen zum Betrieb der gezeigten Vorrichtung wurde, wie vorstehend erwähnt, die 30 kHz Helmholtz-Frequenz der Vorrichtung als dominante Frequenz bestimmt. Demzufolge kann für die sinusförmige Wellenform der Fig. 5 1/2 T5 im wesentlichen gleich 30 kHz gemacht werden. In ähnlicher Weise sollte für die Sinus-Halbwellenkurve der Fig. 6 die Impulsdauer T_ und die Totzeit T7 etwa gleich 15 Mikrosekunden sein. Ähnliche Bemerkungen gelten für die Impulsdauern T0, T._. bzw. T.„ derthat due to the limitations of the response time of the transducer 204 coupled to the relatively high frequency of the dominant resonant frequency mode of the control and operation of the ink jet apparatus using the multi-pulse method of the present invention, many other different waveforms other than those of Figure 4; but have the same or similar periodicity, can be used. Other waveforms that have been found to provide satisfactory control over spot size using the method of the present invention include, for example, a sine waveform, a half sine waveform, a quarter sine waveform, a sawtooth waveform, and a triangular waveform as shown in Figs. 5 to 9 is shown in this order. When using such alternative waveforms for operating the device shown, the 30 kHz Helmholtz frequency of the device was determined as the dominant frequency, as mentioned above. Accordingly, for the sinusoidal waveform of Fig. 5, 1/2 T 5 can be made substantially equal to 30 kHz. Similarly, for the sine half-wave curve of FIG. 6, the pulse duration T_ and the dead time T 7 should be approximately equal to 15 microseconds. Similar remarks apply to the pulse durations T 0 , T._. or T. “the
ο TU \ d. Fig. 7 bis 9 und die Totzeiten TQ, T bzw. T13 der Fig. 7 bis 9.ο TU \ d. 7 to 9 and the dead times T Q , T and T 13 of FIGS. 7 to 9.
Beim Test verschiedener Impuls- bzw. Wellenformen wurde festgestellt, daß die rechteckige oder quadratische Wellenform mit einer viel geringeren Spannungsimpulsamplitude verwendet werden kann, als irgendwelche anderen getesteten Wellenformen,When testing various pulse or waveforms, it was found that that uses the rectangular or square waveform with a much lower voltage pulse amplitude than any other waveforms tested,
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wie z.B. diejenigen der Fig. 5 bis 9, und zwar wahrscheinlich infolge der schnelleren Anstiegs- und Abfallzeiten. Tatsächlich wurde festgestellt, daß die Sinus-Viertelwellenkurve der Fig. 7 Impulse mit 20% größerer Amplitude erfordert, als die im wesentlichen quadratischen oder rechteckförmigen Impulse der Fig. 4, um von der verdeutlichten Tintenstrahlvorrichtung einen gleichwertigen Druckvorgang zu erhalten. Wie vorstehend erwähnt, kann im allgemeinen die Wellenform der Fig. 4 relativ zu den anderen Wellenformen der Fig. 5 bis 9 relativ zu noch anderen unterschiedlichen Wellenformen viel einfacher auf elektronischem Wege vorgesehen werden.such as those of Figures 5 through 9, and likely due to the faster rise and fall times. Indeed, it was found that the quarter-wave sine curve of Fig. 7 requires pulses with 20% greater amplitude than the substantially square or rectangular Pulses of Figure 4 to be obtained from the illustrated ink jet device to get an equivalent printing process. As mentioned above, in general, the waveform of Figure 4 relative to the other waveforms of Figures 5-9 relative to still other different waveforms much easier to provide electronically.
Beim Testen des erfindungsgemäßen Verfahrens und beim Betrieb der gezeigten Tintenstrahlvorrichtung wurde ferner entdeckt, daß infolge der Dominanz der Helmholtz-Frequenz in der getesteten Vorrichtung das erfindungsgemäße Mehr impulsverfahren ebenso vorgesehen werden kann, indem man die Periodizität der Steuerimpulse auf subharmonische Zyklen der Helmholtz-Frequenz gründet. Man nimmt an, daß man das gleiche Ergebnis für die dominante Resonanzfrequenz von einigen anderen Tintenstrahlvorrichtungen erhalten würde, falls man diese unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens getestet hätte. Bei Verwendung des Beispiels einer 30 kHz Helmholtz-Hauptfrequenz bei einer speziellen Tintenstrahlvorrichtung würde jedoch eine subharmonische Frequenz in Steuerimpulsbreiten resultieren, die sehr groß sein wurden, was eine unerwünschte Verringerung der verwendbaren Druckfrequenz der speziellen Einrichtung oder Tintenstrahlvorrichtung zur Folge hätte. Demzufolge testeten die Erfinder eine Tintenstrahlvorrichtung, die ähnlich der gezeigten Vorrichtung ist, jedoch eine kleinere Tintenkammer 200 (relativ niedriger Nachgiebigkeit) aufweist, um eine Helmholtz-Resonanzfrequenz von etwa 100 kHz vorzusehen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen VerfahrensWhen testing the method according to the invention and during operation The ink jet device shown was also discovered that, due to the dominance of the Helmholtz frequency in the tested Device the multi-pulse method according to the invention can also be provided by changing the periodicity of the control pulses on subharmonic cycles of the Helmholtz frequency founds. It is believed that the same result can be obtained for the dominant resonance frequency of some other inkjet devices would have been obtained if tested using the method of the invention. Using the example of a 30 kHz Helmholtz main frequency however, for a particular inkjet device, a subharmonic frequency would be in control pulse widths result, which would be very large, what an undesirable reduction in the usable printing frequency of the special Device or inkjet device. Accordingly, the inventors tested an ink jet device, which is similar to the device shown, but with a smaller ink chamber 200 (relatively low compliance) has to a Helmholtz resonance frequency of about 100 kHz to be provided. With the help of the method according to the invention
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konnte diese Vorrichtung mit einem zufriedenstellenden Druck betrieben werden, und zwar unter Verwendung von Mehrfachimpulsen mit einer Periodizität von 30 Mikrosekunden, was der dritten Subharmonischen der 100 kHz Helmholtz-Resonanz- bzw. Hauptfrequenz entspricht. Mehrfachimpulse, die eine Periodizität aufweisen, die subharmonisch zu 100 kHz gemacht wurde, z.B. von 20 kHz, wurden getestet, jedoch wurde die Leistung bei diesem subharmonischen Niveau als relativ schwach befunden .could this device with a satisfactory pressure operated using multiple pulses with a periodicity of 30 microseconds, which is the corresponds to the third subharmonic of the 100 kHz Helmholtz resonance or main frequency. Multiple pulses that have a periodicity made subharmonic to 100 kHz, e.g. 20 kHz, were tested, but the performance was found to be relatively weak at this subharmonic level.
Wie aus Fig.10 ersichtlich, wurden Bänder von sukzessiven Punkten gedruckt, indem eine fortlaufend größere Anzahl von Mehrfachimpulsen zum Drucken jedes Punktes in den entsprechenden Bändern der Ansichten (A) bis (F) verwendet wurden. Die zur Erzeugung der Punktbänder in Fig. 10 verwendeten Mehrfachimpulse waren Sinus-Viertelwellen gemäß Fig. 7, wobei die Impulsdauern T und die Totzeiten T jeweils 15 Mikrosekunden betrugen. Die Spannungsamplitude der Impulse wurde etwa auf 33 Volt konstant gehalten. In dem Punkteband der Ansicht (A) wurde zur Erzielung der gezeigten Punkte lediglich ein derartiger Impuls verwendet. Die Punkte des in der Ansicht (B) gezeigten Bands wurden während der gleichen Zykluszeit als jene in Ansicht (A) erzeugt, jedoch wurden statt einem Impuls zwei Mehrfachimpulse zur Erzeugung jedes Punktes des in Ansicht (B) gezeigten Bandes verwendet. In ähnlicher Weise wui— den die Punkte der in den Ansichten (C) bis (F) gezeigten Bänder unter Verwendung von 3, 4, 5 bzw. 6 Mehrfachimpulsen erzeugt, wobei für den Druck jedes Punktes ein gleicher Zeitzyklus verwendet wurde. Wie erwartet, sind demzufolge die Bänder der Ansichten (A) bis (F) fortlaufend fetter, und zwar infolge der fortlaufend größeren Punktgröße, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird.As can be seen from Fig.10, bands of successive Dots are printed by a progressively larger number of multiple pulses for printing each dot in the corresponding Ribbons of views (A) to (F) were used. The multiple pulses used to generate the dot bands in FIG were quarter-sine waves according to FIG. 7, the pulse durations T and the dead times T each being 15 microseconds cheat. The voltage amplitude of the pulses was kept constant at approximately 33 volts. In the point band of view (A) only one such pulse was used to achieve the points shown. The points of the in the view (B) bands shown were generated during the same cycle time as those in view (A), but instead of a pulse two multiple pulses were used to generate each point on the ribbon shown in view (B). In a similar way wui— the points of the bands shown in views (C) to (F) using 3, 4, 5 and 6 multiple pulses, respectively generated using an equal time cycle to print each dot. As expected, the The bands in views (A) to (F) are progressively bold, due to the progressively larger point size that is shown with the help of of the process according to the invention is obtained.
Ähnliche Mehrfachimpulse wurde zur Herstellung der in den Ansichten (A) bis (C) der Fig. 11 gezeigten SchriftartsätzeSimilar multiple pulses were used to produce the Fonts shown in views (A) to (C) of Fig. 11
mit fortlaufend größerer Fettheit verwendet. Die in Ansicht (A) gedruckten Zeichen erforderten einen Steuerimpuls zur Erzeugung jedes der Punkte, die ein bestimmtes Zeichen bilden, wohingegen zwei Impulse zur Erzeugung jedes der einzelnen Punkte der Schrift der Ansicht (B) verwendet wurden sowie drei Impulse zur Erzeugung jedes der einzelnen Punkte, die die Schriftzeichen der Ansicht (C) bilden, verwendet wurden.used with progressively greater fatness. The characters printed in view (A) required a control pulse for Generation of each of the points that form a particular character, whereas two pulses are used to generate each of the individual ones Points of the writing of view (B) were used as well as three impulses to generate each of the individual points that which form the characters of view (C) were used.
Das Resümee der Wirkungsweise der Erfindung ist darin zu sehen, daß beim Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung zum Erzeugen eines Druckpunktes auf einem Aufzeichnungsmedium eine bestimmte Zeitperiode, abhängig von dem Tintenstrahldrucksystem, zugeteilt wird, um das Tintentröpfchen oder die Tintentröpfchen zum Drucken des Punkts auf dem Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen. Die Fettheit eines bestimmten Punktes kann gesteuert werden, indem das Tintenvolumen oder die Anzahl der Tintentröpfchen gesteuert wird, die von der Tintenstrahlvorrichtung während der zugeteilten Zeit zur Erzeugung diese Punktes erzeugt werden. Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betrieb einer Tintenstrahlvorrichtung, das zur Erzeugung von Tintentröpfchen mit jeweils bekanntem Tintenvolumen einen Steuerimpuls oder eine Vielzahl von Steuerimpulsen zum Betreiben der Vorrichtung während einer bestimmten Punkterzeugungszeit erzeugt, indem die Form und die Periodizität der verwendeten Steuerimpulse sorgfältig gesteuert wird, wodurch die Periodizität der verwendeten Steuerimpulse im wesentlichen gleich der dominanten Resonanzfrequenz der Tintenstrahlvorrichtung gemacht wird.The summary of the mode of operation of the invention can be seen in the fact that when an ink jet device is operated for generating of a printing point on a recording medium certain period of time depending on the ink jet printing system is allotted to the ink droplet or droplets for printing the dot on the recording medium. The fatness of a particular one The dot can be controlled by controlling the volume of ink or the number of ink droplets that are drawn from the inkjet device for the allotted time Generation of this point can be generated. The invention provides a method of operating an inkjet device which to generate ink droplets with a known volume of ink a control pulse or a plurality of control pulses for operating the device during a specific Dot creation time is generated by carefully choosing the shape and periodicity of the control pulses used is controlled, whereby the periodicity of the control pulses used is substantially equal to the dominant resonance frequency the ink jet apparatus is made.
Das Steuergerät 261 kann zur Ausführung der erforderlichen Steuerfunktionen z.B. mit einer fest verdrahteten Logik oder mit einem programmierten Mikroprozessor oder einer Kombination von beiden ausgestattet werden. Zur Erzeugung der in den Fig. 4 bis 9 gezeigten Wellenformen wurde von den Erfindern ein Wavetek-Wellenformgenerator, Modell 175, herge-The controller 261 can perform the required Control functions e.g. with hard-wired logic or with a programmed microprocessor or a combination to be equipped by both. In order to generate the waveforms shown in FIGS. 4 through 9, the inventors a Wavetek waveform generator, model 175,
stellt von der Firma Wavetek, San Diego, Kalifornien, verwendet. Bei einer praktischen Ausführung der Vorrichtung würde das Steuergerät 261 typischerweise so ausgestaltet werden, daß es die erforderlichen Wellenformen und Funktionen, wie vorstehend erläutert, für jeden bestimmten Anwendungsfall vorsieht.manufactured by Wavetek, San Diego, California. In a practical embodiment of the device, the control device 261 would typically be configured in this way that it has the required waveforms and functions, as explained above, provides for each specific application.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daß manA method of operating an inkjet apparatus for controlling the size of the ink dot printed on a recording medium, the inkjet apparatus comprising transducer means for generating an overpressure disturbance in an associated ink-filled chamber to eject a droplet of ink from an associated orifice;
characterized in that one
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