DE2412852B2

DE2412852B2 - Arrangement for the detection of the droplet frequency and the time of detachment of individual droplets in a suite jet recorder

Info

Publication number: DE2412852B2
Application number: DE19742412852
Authority: DE
Inventors: Fritz 8000 Muenchen Giebler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS50128930A; JPS591595B2; DE2412852C3; DE2412852A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen der Tröpfchenfrequenz und des Ablösezeitpunktes einzelner Tröpfchen eines aus einem Vorratsbehälter abgesaugten, elektrisch aufgeladenen, einer Düse zugeführten und von dort mit Hilfe einer an einer Beschleunigungselektrode anliegenden Hochspannung tröpfchenweise abgelösten und signalabhängig gesteuerten Flüssigkeitsstrahls für Tintenstrahlschreiber oder ähnliche Geräte.The invention relates to an arrangement for detecting the droplet frequency and the time of separation individual droplets of an electrically charged nozzle sucked out of a storage container supplied and from there with the help of a high voltage applied to an acceleration electrode Liquid jets for inkjet pens, detached in droplets and controlled in a signal-dependent manner or similar devices.

Bei einem bekannten Tintenstrahlschreiber (DE-AS 11 87 816), bei dem mit Hilfe einer Pumpvorrichtung aus einem Vorratsbehälter eine elektrisch aufgeladene Schreibflüssigkeit abgesaugt und einer Schreibdüse zugeführt wird und bei dem mit Hilfe einer Elektrodenanordnung von der Schreibdüse die Schreibflüssigkeit tropfenförmig abgelöst und signalabhängig gesteuert wird, ist die Güte des auf einem über eine Walze aufgespannten Aufzeichnungsträger zu erzielenden Schriftbildes von mehreren Faktoren abhängig, so z. B. von der Viskosität der Tinte, der Verschmutzung: der Düse, der Benetzung der Düse. Um über einen längeren Zeitraum ein konstantes Schriftbild zu erzeugen, ist es deshalb notwendig, über die Regelung des Tintendrukkes die Tröpfchenfrequenz als den wesentlichsten Parameter der Schriftgüte konstant zu halten.In a known inkjet printer (DE-AS 11 87 816), in which with the help of a pumping device an electrically charged writing fluid is sucked out of a reservoir and a writing nozzle is supplied and in which the writing fluid is fed from the writing nozzle with the aid of an electrode arrangement is detached in a drop shape and controlled depending on the signal, the quality of the on a roller spanned recording medium to be achieved typeface dependent on several factors, such. B. on the viscosity of the ink, the pollution: the nozzle, the wetting of the nozzle. To over a longer period It is therefore necessary to regulate the ink pressure to generate a constant typeface over a period of time to keep the droplet frequency constant as the most important parameter of the quality of the writing.

In einem Regelkreis zur Regelung der Tröpfchenfrequenz über den Tintendruck muß über irgendeine Fühleinrichtung der Istwert der Tröpfchenfrequenz festgestellt werden. Hierfür wurde vorgeschlagen, die an der Düse bei der Emission der Tröpfchen entstehenden frequenzabhängigen Ladungsverschiebungen einer Verstärkeranordnung zuzuführen, um mit dem Sollwertgeber und einer Stelleinrichtung denIn a control loop to regulate the droplet frequency about the ink pressure must be about some Sensing device, the actual value of the droplet frequency can be determined. For this it was suggested that the frequency-dependent charge shifts that occur at the nozzle when the droplets are emitted an amplifier arrangement to be fed to the setpoint generator and an adjusting device

Druck der Flüssigkeit über eine Pumpeinrichtung und damit die Tröpfchenfrequenz zu regeln.To regulate the pressure of the liquid via a pump device and thus the droplet frequency.

Diese beim Abreißen der Tröpfchen an der Düse entstehenden frequenzabhängigen Ladungsverschiebungen, sind jedoch außerordentlich klein im Vergleich zur Welligkeit der Hochspannung und den Störspannungen, die vom gesamten Tintensystem, das elektrisch mit der Düse verbunden ist und als Antenne wirkt, eingefangen werden. Aus diesem Grunde ist es wichtig, für eine gute elektrische Schirmung des gesamten Tintensystems Sorge zu tragen.This when the droplets tear off at the nozzle resulting frequency-dependent charge shifts, However, they are extremely small compared to the ripple of the high voltage and the interference voltages, that of the entire ink system, which is electrically connected to the nozzle and acts as an antenna, be captured. Because of this, it is important for good electrical shielding throughout To take care of the ink system.

In der Literaturstelle »The Review of Scientific Instruments« vom März 1967, Seiten 325 bis 327 ist ein Verfahren zu Herstellung und Messung von geladenen einzelnen Tröpfchen für einen Flüssigkeitsstrahlschreiber beschrieben. Bei der in dieser Schrift beschriebenen Anordnung zur Ausübung des Verfahren^ ist zur Messung der Ladung der einzelnen Tröpfchen eine zusätzliche zylinderförmige Kondensatorelektrode vorgesehen oder es wird der von einem Auffangbehälter ausgehende Strom gemessen. An die Messung der Tröpfchenfrequenz oder der Ablösezeitpunkte ist dabei nicht gedachtIn the reference "The Review of Scientific Instruments" from March 1967, pages 325 to 327 is a Process for the production and measurement of charged individual droplets for a liquid jet recorder described. In the arrangement described in this document for exercising the method ^ is for To measure the charge of the individual droplets, an additional cylindrical capacitor electrode is provided or it is taken from a collecting container outgoing current measured. The measurement of the droplet frequency or the detachment times is involved did not think

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es kostengünstig und einfach möglich ist, die Tröpfchenfrequenz und den Ablösezeitpunkt einzelner Tröpfchen von der Düse zu erkennen. Dabei soll insbesondere auf die Störempfindlichkeit der gesamten Anordnung Wert gelegt werden.The invention is based on the object of designing an arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that that it is inexpensive and easily possible, the droplet frequency and the detachment time of individual Detect droplets from the nozzle. In particular, the sensitivity to interference of the entire Arrangement is important.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß eine Fühleinrichtung angeordnet ist, die die beim Durchflug der Tröpfchen durch die Beschleunigungselektrode in der Beschleunigungselektrode hervorgerufenen Ladungsverschiebungen ableitet und über eine Kopplungsschaltung einer Verstärkereinrichtung zuführt Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung wird zur Ablösung und Beschleupigung 1er Tintentröpfchen von der Tintendüse zwischen der Beschleunigungselektrode und der Tintendüse eine Kochspannung gelegt Die durch Influenz auf der Elektrode hervorgerufenen Ladungsverschiebungen lassen nur ein Nutzsignal von etwa 5 mV erwarten. Um ein derart kleines Nutzsignal bei dem vorliegenden großen Potentialunterschied von der Beschleunigungselektrode abzuleiten, sind die in den Ansprüchen 2 und 3 genannten Maßnahmen ganz besonders vorteilhaftAccording to the invention, this object is achieved in that a sensing device is arranged which corresponds to the Passage of the droplets caused by the acceleration electrode in the acceleration electrode Dissipates charge shifts and feeds them to an amplifier device via a coupling circuit In an arrangement according to the invention, 1 ink droplets are used for detachment and acceleration A cooking voltage is applied from the ink nozzle between the accelerating electrode and the ink nozzle The charge shifts caused by influence on the electrode only leave a useful signal of expect about 5 mV. To get such a small useful signal given the large potential difference of To derive the acceleration electrode, the measures mentioned in claims 2 and 3 are entirely particularly advantageous

Die Fühleinrichtung kann dabei aus einem Widerstand bestehen, der parallel zum Eingang der Kopplungsschaltung angeordnet ist und bei dem ein Ende in Verbindung mit der Elektrodenanordnung steht Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß das Tintentröpfchen beim Passieren der auf Erdpotential liegenden Beschleunigungselektrode durch Influenz in dieser einen Stromimpuls hervorruft der an dem Widerstand einen Spannungsimpuls erzeugt Dieser erzeugte Impuls ist zwar sehr klein, jedoch wird er symmetrisch zum Erdpotential erzeugt und läßt sich aus diesem Grunde mit sehr geringem Aufwand verstärken. Außerdem ist es durch eine derartige Anordnung möglich, Tröpfchen, die zwar die Düse verlassen haben, sich aber am Schreibkopf an den Elektroden oder im Schreibkopf selber niederschlagen und diesen verschmutzen, zu erkennen. Die gesamte Anordnung hat keinerlei Einschwingzeit und arbeitet aus diesem Grunde trägheitslos. Durch Rückrechnen ist es außerdem möglich, den exakten Ablösezeitpunkt jedes einzelnen Tröpfchens von der Düse und den ZeitounktThe sensing device can consist of a resistor that is parallel to the input of the coupling circuit and one end of which is in communication with the electrode assembly Such an arrangement has the advantage that the ink droplet when passing the to earth potential lying acceleration electrode through influence in this causes a current pulse on the Resistance generates a voltage pulse This generated pulse is very small, but it will generated symmetrically to the earth potential and for this reason can be amplified with very little effort. In addition, such an arrangement makes it possible to remove droplets that have left the nozzle. but condense on the writing head on the electrodes or in the writing head itself and contaminate it, to recognize. The entire arrangement has no settling time and works from this Basically inertia. By back-calculating it is also possible to determine the exact time of each individual droplets from the nozzle and the time instant

des Durchflugs durch die Ablenkeinrichtung zu bestimmen.of the flight through the deflection device determine.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform sind in der Kopplungsschaltung zwei wertgleiche Widerstände und zwei wertgleiche Kapazitäten derart verschaltet, daß die Eingänge von den Ausgingen kapazitiv entkoppelt sind und daß jeder Eingang über jeweils einen Widerstuid an Masse liegt Durch den symmetrischen Aufbau der Kopphingsschaltung bleiben einkoppelnde Störspannungen weitgehend ohne Einfluß. Aus diesem Grunde kann auf eine besondere Ausführung des Verstärkers und dabei insbesondere auf ein spezielles selektives Verhalten zur Unterdrückung von Störspannungen verzichtet werden. Die Schaltungsanordnung wird dadurch besonders einfach herstellbar und kostengünstig.In a further special embodiment, there are two resistors of equal value in the coupling circuit and two capacitances of the same value are connected in such a way that the inputs from the outputs are capacitive are decoupled and that each input is connected to ground via a resistor In the structure of the coupling circuit, coupling-in interference voltages remain largely without influence. the end For this reason, a special version of the amplifier and, in particular, a special one selective behavior to suppress interference voltages can be dispensed with. The circuit arrangement is thereby particularly easy to manufacture and inexpensive.

Ist parallel zu dem an der Beschleunigungselektrode liegenden Widerstand eine Kapazität angeordnet, so können durch diese SchaltungsmaBmthme hochfrequente Störungen ausgeschaltet werden.If a capacitance is arranged parallel to the resistor on the acceleration electrode, then so can produce high-frequency signals due to these switching measures Faults are switched off.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described:

Mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Pumpeinrichtung wird aus einem Vorratsbehälter 1 Schreibflüssigkeit abgesaugt, über einen Hochspannungsgenerator 2 elektrisch aufgeladen und einer Schreibdüse 3 zugeführt Vor der Schreibdüse 3 — jedoch innerhalb des Schreibkopfes 4 — befindet sich eine Elektrodenanordnung aus ringförmiger Besuhleunigungselektrode 5 und Ablenkelektroden 6, die dazu dient, einzelne Tröpfchen an der Schreibdüse 3 abzulösen, zu beschleunigen, signalabhängig zu steuern und damit einen über eine Walze 7 gespannten Aufzeichnungsträger 8 zu beschriften. Da die Tröpfchen positiv elektrisch geladen sind, die Beschleunigungselektrode 5 über Schaltelements aber auf Erdpotential liegt, erzeugen die Tröpfchen beim Durchflug durch die Beschleunigungselektrode 5 in dieser einen durch Influenz hervorgerufenen Stromimpuls, der über einen an der Elektrode angebrachten Wideretand 9 als Spannungsimpuls abgegriffen wird. Ober abgeschirmte Leitungen 10 wird dieser Spannungsimpuls dann einer Kopplungsschaltung 11 zugeführt, die weiter über Kondensatoren 12 diesen Impuls auf einen nachgeschalteten Differenzverstärker 13 aufkoppelt Zwei in ihren Widerstandswerten mit dem an der Beschleunigungselektrode 5 angebrachten Widerstand 9 übereinstimmende Widerstände 14 koppeln die Beschleunigungselektrode 5 an Erdpotential. Durch den symmetrischen Aufbau der Kopplungsschaltung 11 und der symmetrischen Zuführung über geschirmte Kabel kann der bei der wringen Größe des Nutzsignals von etwa 5 mV zu en» artende starke Einfluß von externen Störungen weitgehend ausgeschlossen werden, obwohl dadurch der Hub des gesamten Signals auf die Hälfte reduziert wird. Durch die Parallelschaltung einer Kapazität 15 zu dem an der Beschleunigungselektrode 5 angebrachten Widerstand 9 werden hochfrequente Störungen direkt kurzgeschlossen und können sich nicht nachteilig auf den Spannungsimpuls auswirken. Zur weiteren digitalen Verarbeitung des Signals ist es notwendig, dem Differenzverstärker 13 einen Impulsformer 16 nachzuschalten, der den verstärkten Spannungsimpuls in einen Rechteckimpuls umwandeltWith the help of a pumping device not shown here writing fluid is sucked off from a storage container 1 via a high-voltage generator 2 electrically charged and fed to a writing nozzle 3 in front of the writing nozzle 3 - but within the Writing head 4 - there is an electrode arrangement consisting of a ring-shaped acceleration electrode 5 and Deflection electrodes 6, which serve to detach individual droplets at the writing nozzle 3, to accelerate, to control signal-dependent and thus to label a recording medium 8 stretched over a roller 7. Since the droplets are positively electrically charged, the acceleration electrode 5 via the switching element, however is at ground potential, the droplets generate when they fly through the acceleration electrode 5 in this is a current impulse caused by influence, which is applied to the electrode via a Resistance 9 is tapped as a voltage pulse. This voltage pulse is generated via shielded lines 10 then fed to a coupling circuit 11, which further transmits this pulse to a downstream differential amplifier 13 via capacitors 12 couples two in their resistance values with the one attached to the acceleration electrode 5 Resistor 9 matching resistors 14 couple the acceleration electrode 5 to ground potential. Due to the symmetrical structure of the coupling circuit 11 and the symmetrical feed via shielded cables can wrestle with the size of the A useful signal of around 5 mV, the strong influence of external interference largely excluded although this reduces the deviation of the entire signal by half. By the parallel connection of a capacitance 15 to the resistor attached to the acceleration electrode 5 9 high-frequency interference is directly short-circuited and cannot adversely affect the Affect voltage pulse. For further digital processing of the signal it is necessary to use the Differential amplifier 13 downstream a pulse shaper 16, which converts the amplified voltage pulse into a Square pulse converts

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for recognizing the droplet frequency and the detachment time »of individual droplets one sucked out of a storage container, electrically charged, fed to a nozzle and from there drop by drop with the help of a high voltage applied to an acceleration electrode detached and signal-dependent deflected liquid for inkjet pens or the like Devices, characterized in that a filling device (9) is arranged, which the The droplets fly through the acceleration electrode (5) in the acceleration electrode (5) derived charge shifts and via a coupling circuit (U) a Amplifier device (13,16) feeds

Z arrangement according to claim 1, characterized in that the sensing device (9) consists of one Resistance is arranged in parallel to the input of the coupling circuit (11), and that a The end of the resistor (9) is in connection with the acceleration electrode (5)

3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that in the coupling circuit (U) two resistors of equal value (14) and two capacitances of the same value (12) are connected in such a way that the inputs from the outputs the coupling circuit are capacitively decoupled and d? 8 each input via one Resistance to ground