DE1912279C3 - Tintentropfenschreiber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintentropfenschrei-

-'·' ber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Tintentropfenschreiber ist aus der US-PS 3334350 bekannt. Bei diesem Tintentropfenschreiber wird die Tinte unter Druck einer Düse zugeführt, die in Abhängigkeit von einem HF-Signal,

-'"> welches auch zum Synchronisieren von Videosignalen dient, in Schwingungen versetzt wird. Die vibrierende Düse bewirkt, daß ein aus ihr austretender Tintenstrahl in einiger Entfernung von der Düse in Tropfen zerreiCt. Die Tropfenbildungsrate wird von der Vi-

Ki brationsfrequenz bestimmt. An der Stelle, wo der Tintenstrom sich in Tropfen aufzulösen beginnt, ist ein Ladetunnel angebracht, welcher üblicherweise als leitendes Rohr oder leitender Zylinder ausgebildet ist. Dem Ladetunnel wird ein Videosignal zugeführt, wel-

i". ches den Tropfen auflädt, wobei die Ladung des Tropfens von der Amplitude des Videosignals im Augenblick des Abreißens des Tropfens abhängt.

Danach passiert der Tropfen ein ruhendes elektrisches Feld, von welchem er um einen Betrag abgelenkt

ι» wird, der von der Amplitude der Ladung des Tropfens abhängt. Am Rand des elektrischen Feldes ist ein Schriftträger angeordnet, auf den der Tropfen fällt. Da die Ablenkung des Tropfens von der Ladung des Tropfens bestimmt wird, gibt diese Anordnung die

r. Möglichkeit, mit der von dem Videosignal geführten Tinte eine Information aufzuschreiben.

Wie gesagt werden die Tropfen in dem Moment, in welchem sie sich von dem Flüssigkeitsstrahl absondern, durch elektrostatische Induktion aufgeladen.

κι Wenn das von dem Videosignal errichtete Feld gleich bleibt, wähend der Tropfen abreißt, nimmt der Tropfen eine Ladung mit, die von diesem Videosignal bestimmt ist. Wenn jedoch das Videosignal gerade ansteigt oder abfällt oder gar nicht vorhanden ist, wenn

• ι sich der Tropfen absondert, entspricht die Aufladung des Tropfens nicht dem Videosignal. Um vorgegebenen Tropfen bestimmte Ladungen zugeben, muß man wissen, wann die Absonderung des Tropfens stattfindet, d. h. man muß die Phasenbeziehung der Tropfen-

Wi bildung zum Videosignal kennen. Fehlt eine Kontrolle über den Zeitpunkt der Tropfenbildung, dann wird infolge unvorhersehbarer Phasenschwankungen in der Tropfenbildung die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit des Schreibens beeinträchtigt.

Aus »The Review of Scientific Instruments«, März 1967, Seiten 325 bis 327, ist es bekannt, aus einem kontinuierlichen Tintentropfenstrahl in vorbestimmten Abständen jeweils eine gleich bleibende Anzahl

Tintentropfen dadurch auszusortieren, da3 dem Ladetunnel Impulse zugeführt werden, die die auszusortierenden Tropfen aufladen. Mittels eines einstellbaren Verzögeningsglieds kann die Phesenlage der Impulse relativ zu dem die Düse in Schwingungen versetzenden Signal eingestellt werden. Die Anordnung ist Bestandteil einer Meßapparatur, mit deren Hilfe die Ladung von Tintentropfen möglichst exakt gemessen werden soll. Da die Tintentropfen mit relativ hoher Frequenz erzeugt werden, soll durch Aussortieren einzelner Tropfen und Messen der Ladung der einzelnen Tropfen die Meßgenauigkeit erhöht werden. Die ermittelten Meßwerte werden jedoch nicht ausgenutzt, um die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit des Schreibens zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Gleichmäßigkeit und Wiedergabegenauigkeit beim Schreiben mit Hilfe eines Tintentropfenschreibers dadurch zu verbessern, daß sichergestellt wird, daß die Tröpfchen stets mit voller Ladung aufgeladen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gegeben.

Durch die Erfindung können Schwankungen der Schreibgenauigkeit, die durch einen falschen Zeitpunkt der Tropfenbildung hervorgerufen werden, ausgeglichen werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Änderung der Tropfenbildungsphase eines Tintentropfenschreibers,

Fig. 2 eine weitere Anordnung zur Änderung der Tropfenbildungsphase, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Korrektur der Tropfenbildungsphase.

In Fig. 1 liefert ein nicht näher dargestellter Tintenbehälter Tinte unter Druck zu einem flexiblen Schlauch 12. Nahe am Schlauch oder ggf. rund um denselben ist ein elektromechanischer Umsetzer 14 angeordnet. Der Umsetzer 14 wird, wie noch untenstehenderläutert wird, mittels HF-Signalen gesteuert, die aus einer 66-kHz-HF-SignaIquelle 16 zugeführt werden. Er dient dazu, den Schlauch 12 im Bereich einer Düse 18 in Schwingung zu versetzen und/oder zu komprimieren. Dies hat zur Folge, daß ein Tintenstrahl 20 ausgestoßen wird, der ein kleines Stück weiter in Tropfen 22 zerreißt. Die Tropfenbildungsrate hängt dabei von der Frequenz der Schwingung ab. In dem Bereich, wo der Tintenstrahl 20 in Tropfen zerreißt, ist ein Ladetunnel 24 vorgesehen. Dieser besteht aus einem leitenden Zylinder, an den von einer Videosignalquelle 26 Videosignale angelegt werden. Die Videosignale errichten indem Ladetunnel 24 ein Feld, so daß die darin gebildeten Tintentropfen eine Ladung annehmen, die von der Amplitude des Videosignals bestimmt wird, die im Augenblick der Absonderung des Tropfens vom Tintenstrahl 20 vorhanden ist.

Stromabwärts von dem Ladetunnel sind zwei mit einer Spannungsquelle verbundene, nicht dargestellte Elektroden angebracht, zv. iaohen denen sich ein konstantes elektrisches Feld aufbaut. Die Tintentropfen, die Ladungen nach Maßgabe des Videosignals tragen, treten in dieses Feld ein und werden um eine Strecke abgelenkt, die proportional der Amplitude der Ladung ist. Ein an den Elektroden mit einer abgestimmten Geschwindigkeit vorbeibewegter Schrifttrager wird entsprechend dem Videosignal beschrieben. Tropfen, die keine Videoladung tragen, werden in einem Trog aufgefangen, der auf der dazu richtigen Seite angeordnet ist und zu einem Abflußreservoir > führt. Der Schriftträger, der aus Papier sein kann, bewegt sich in die Zeichenebene hinein. Seine Bewegung kann zusammen mit der Ablenkung der Tropfen zur Formung erkennbarer Zeichen dienen.

Um eine Information in Zeilen quer über den

ι» Schriftträger schreiben zu können, kann der in Fig. 1 mit 40 bezeichnete Tintentropfenschreiberteil in Zeilenrichtung geführt sein, wobei ein von einer Motorsteuerung gesteuerter Motor den Schreiberteil 40 aus einer Ausgangsstellung am Anfang der Zeile bis in

ι "> eine Endstellung am anderen Ende der Zeile und wieder zurück zur Ausgangsstellung bewegt. Hierzu kann der Motor über ein Umkehrgetriebe und einen Spindeltrieb mit dem Schreiberteil 40 verbunden sein. Die Motorsteuerung schaltet den Motor lediglich für eine

-<> Hin- und Herbewegung ein und wartet in der Ausgangsstellung, bis sie in untenstehend noch erläuterter Weise erneut in Gang gesetzt wird. Um erfassen zu können, ob der Schreiberteil 40 in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, ist ein Abfühlschaltkreis 72

-'"' (Fig. 2) vorgesehen, der bei Betätigung seines Fühlers durch den Schreiberteil 40 an einer Klemme 71 ein Signal abgibt.

Zu beachten ist, daß sich in der Ausgangsstellung des Tintentropfenschreibers keine das konstante

ι» elektrische Feld erzeugende Ablenkplatten bzw. Elektroden befinden.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise als Skizze den Tintentropfenschreiber in Ausgangsstellung. Nur zu diesem Zeitpunkt werden HF-Signale

·. ■> fester Frequenz von beispielsweise 66 kHz an den Ladetunnel 24 angelegt. Die HF-Signale werden über eine Phasenänderungsschaltung 80 dem Umsetzer 14 zugeführt, der die Düse 18 in Schwingung versetzt. In dem Ladetunnel 24 bilden sich Tintentropfen 22.

in In der Bahn der Tropfen ist eine Auffangstange 84 eines Tropfendetektors 96 angeordnet. Wenn die Tropfen die richtige Ladung haben, treffen sie auf die Auffangstange 84 auf und geben dort ihre Ladung ab. Es entsteht ein Stromfluß durch einen Widerstand 86,

ii wodurch an einen Verstärker 88 eine Eingangsspannung angelegt wird. Diese wird verstärkt und einem Integrator 90 zugeführt. Der Integrator 90 gewährleistet, daß nicht nur ein geladener Tropfen zufällig auf die Auffangstelle 84 auffällt.

■■π Der Abfühlschaltkreis 72 für die Wagenstellung gibt ein Ausgangssignal an ein Verzögerungsglied 92 ab, welches dieses Signal verzögert, so daß der Integrator 90 eine ausreichende Ausgangsspannung aufbauen kann. Dies kan etwa in einer Zeitspanne für

Vi die Bildung von ca. 20 Tropfen geschehen. Währenddessen bewirkt eine Phasenkontrollschaltung 94, deren Einzelheiten in Fig. 3 gezeigt sind, bei Abwesenheit eines Integratorsignals, daß die Ff;asenänderungsschaltung 80 die Phase des 66-kHz-HF-Singals,

hi ι das dem Umsetzer 14 zugeführt wird, um 180° ändert. Dadurch wird die Phase der Tropfenbildung korrigiert, so daß die Tropfen nunmehr ordnungsgemäß geladen werden. Wenn die Phasenkontrollschaltung 94 vom Integrator 90 ein Eingangssignal aufnimmt,

.,, erfolgt keine Phasenänderung, da dann die Tropfen bereits richtig geladen sind. Ein Sammler des Tropfendetektors 96 nimmt die Tintentropfen nach dem Aufprall auf die Auffangstange 84 auf.

Man hat gefunden, daß dann, wenn das an den Ladetunnel 24 angelegte Ladesignal mit der Tropfenabsonderungszeit in Phase ist, jeder Tropfen die richtige Ladung mitnimmt. Weiter hat sich herausgestellt, daß, wenn nur jeder zweite Tropfen geladen wird, etwa durch Anlegen eines 33-kHz-Signals an den Ladetunnel 24, die Tropfen sich in Abwesenheit eines ablenkenden Feldes nachträglich zu Tropfen der doppelten Masse und halben Frequenz gegenüber den entstandenen Tropfen vereinigen. Wenn das Feld nicht mit der Tropfenabreißzeit in Phase ist, vereinigen sich die Tropfen nicht nachträglich, und die Tropfenfrequenz bleibt unverändert. Da die Tropfen mit einer Bildungsfrequenz von 66 kHz entstehen, sind sie bei richtiger Phase der Tropfenbildung an einem stromabwärts gelegenen Sammelpunkt vereinigt und treten dort mit 33 kHz auf. Dieses Phänomen kann dazu dienen festzustellen, ob die Tropfenbildung mit richtiger Phase erfolgt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Prüfung und Korrektur der Phasenbeziehung der Tropfenbildung. Teile, die solchen der vorhergegangenen Figur entsprechen, tragen die gleichen Bezugsziffern. Für diese Ausführungsform der Erfindung ist ein Frequenzteiler 17 vorgesehen, der den Ausgang der 66-kHz-HF-Signalquelle durch 2 dividiert und Impulse mit 33 kHz als Ausgangssignal liefert. Diese werden als Videosignale an den Ladetunnel 24 angelegt, was zur Folge hat, daß jeder zweite Tropfen 22A aufgeladen wird und die übrigen Tropfen 22 B ungeladen bleiben, da die Tropfen immer noch mit einer Frequenz von 66 kHz gebildet werden. Die Tropfen wandern, wie für Fig. 1 beschrieben, weiter, bis sie auf einen Tropfendetektor und eine Phasenkontrollschaltung 95 auf treffen. Wenn die Tropfen in der richtigen Phase gebildet worden sind, vereinigen sie sich stromabwärts, und zwar ein geladener und ein ungeladener Tropfen, und treffen auf den Tropfendetektor mit Phasenkontrollschaltung 95 mit einer Frequenz von 33 kHz auf.

Fig. 3 veranschaulicht eine Schaltanordnung zur Prüfung der richtigen Phasenbeziehung der Tropfenbildung durch Feststellen der Frequenz der geprüften Tropfen. Man kann einen Tropfendetektor, wie in Fig. 1 gezeigt, verwenden, da, wenn die Tropfen eine falsche Ladung erhalten, nicht jeder zweite Tropfen geladen wird und dazwischen immer ein Abschirmtropfen bleibt, sondern jeder Tropfen bzw. jede Tropfengruppe etwas Ladung erhält. Dies hat zur Folge, daß über dem Widerstand 86 eine Spannung erzeugt wird, die die Frequenz der auf die Auffangstange 84 aufprallenden Tropfen hat, wobei diese Frequenz höher ist als 33 kHz.

In einer anderen Ausbildungsform besteht der Tropfendetektor 96 aus einem Körper aus piezoelektrischem Material, der an der Stelle der Auffangstange 84 angeordnet ist. Dieser erzeugt einen Impuls für jeden auf das piezoelektrische Material auftreffenden Tropfen. Das Ausgangssignal hat also die Frequenz der auffallenden Tropfen. Im Falle phasenrichtiger Tropfen ergibt sich ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 33 kHz. Wenn die Tropfen nicht die richtige Phase haben, dann tritt die oben beschriebene Erscheinung, nämlich, daß jeweils zwei Tropfen, ein geladener und ein ungeladener, sich zu einem einzigen Tropfen vereinigen, nicht auf und die Frequenz des Ausgangssignals des piezoelektrischen Troprendetektors ist folglich größer als 33 kHz.

Dem Tropfendetektor 96 ist ein 33-kHz-Filter 98 nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Integrator 100 angeschlossen ist. Der Integrator 100 liefert ein Ausgangssignal, wenn die Tropfen mit der richtigen Phase gebildet werden, und gibt kein Ausgangssignal ab, falls die Tropfen nicht mit der richtigen Phase gebildet sind.

Das Ausgangssignal des Integrators 100 wird einem Inverter 102 zugeführt. Ein Taktgenerator 104 gibt Taktimpulse an ein UND-Gatter 106. An das UND-Gatter 106 ist darüber hinaus noch der Ausgang des Inverters 102 angeschlossen. Beim Fehlen eines Ausgangssignals vom Integrator 100 ist die Eingangsbedingung des UND-Gatters 106 erfüllt, womit das UND-Gatter 106 ein Ausgangssignal abgibt, welches ein Flip-Flop 108 vom einen zum anderen seiner beiden stabilen Zustände kippen läßt.Einer der Ausgänge des Flip-Flops 108, der mit Q bezeichnet ist, befähigt ein UND-Gatter 110, 66-kHz-HF-Signale von der HF-Signalquelle 16 zu einem ODER-Gatter 112 weiterzuschalten. Der Q-Ausgangdes Flip-Flops 108 ist an eir^zweites UND-Gatter 114 angeschlossen. Wenn der Q-Ausgang des Flip-Flops 108 hoch ist, kann das UND-Gatter 114 66-kHz-HF-SignaIe durchlassen, die von einer Phasenumkehrschaltung 116 um 180° in der Phase verschoben worden sind. Der Ausgang des UND-Gatters 114 ist mit einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 112 verbunden. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 112 dient zur ι Erregung des Umsetzers 14.

Die sich an den Integrator 100 anschließende Schaltung, die eben beschrieben wurde, kann für die Phasenkontrollschaltung 94 und die Phasenänderungsschaltung 80 der Fig. 1 verwendet werden.

Das Ausgangssignal der 66-kHz-Signalquelle 16 wird auch noch einem Flip-Flop 120 zugeführt, das die Frequenz halbiert.

Das Ausgangssignal des Flip-Flops 120 ist also ein 33-kHz-Signal, welches einem UND-Gatter 122 zugeführt wird. Als zweites Eingangssignal des UND-Gatters 122 dient das Signal des Abfühlschaltkreises 72. Wenn also der Schreiberteil 40 in seiner Ausgangsstellung ankommt, liefert das UND-Gatter 122 ein 33-kHz-Ausgangssignal. Nur dann, wenn sich der Tintentropfenschreiber in seiner Ausgangsstellung befindet, werden diese 33-kHz-Signale an den Ladetunnel 24 angelegt.

Der Ausgang der 66-kHz-Signalquelle 16 ist auch noch mit einem Verzögerungsglied 124 verbunden. Dieses hat die Aufgabe, sein Eingangssignal um die Hälfte der Zeitspanne zu verzögern, die für einen 66-kHz-lmpuis notwendig ist. Im Resultat wird also dei 66-kHz-ImpuIs so verschoben, daß er in einen 33-kHz-Impuls hineinpaßt. Das Ausgangssignal des Verzögerungsglieds 124 schaltet ein UND-Gatter 126 durch dessen zweiten Eingang die 33-kHz-Ausgangsimpulse des UND-Gatters 122 zugeführt werden Folglich besteht das Ausgangssignal des UND-Gatters 122 aus 33-kHz-Impulsen, deren Impulsbreite gleich derjenigen eines 66-kHz-Impulses ist, d. h. aus verschmälerten 33-kHz-Impulsen. Dies hat den Zweck sicherzustellen, daß die Phase des Ladesignals in der Bereich fällt, in dem das später an den Ladetunne 24 anzulegende Videosignal seine volle Impulsbreite hat, d. h. in den Bereich zwischen der Vorderflanke und der Rückflanke der Videoimpulse.

Nachdem die Phase der Tropfenbildung geprüf und, wenn nötig, die Phase des die Düse in Schwin·

gung versetzenden Signals korrigiert worden ist, wird die Motorsteuerung des Zeilenvorschubmotors erregt, um den Tintentropfenschreiber einen neuen Hin-und Herweg ausführen zu lassen, worauf die Phasenbeziehung der Tropfenbildung erneut geprüft wird. Dies geschieht durch Verzögern des Ausgangssignals des Abfühlschaltkreises 72 mit Hilfe eines Verzögerungsglieds 128 für eine Zeitspanne, die zum Ansammeln einer ausreichenden Probemenge von Tintentropfen notwendig ist, um einen ordnungsgemäßen Test sicherzustellen.

Der Ausgang des Verzögerungsglieds 128 ist an ein UND-Gatter 130 angeschlossen. Das zweite notwendige Eingangssignal des UND-Gatters 130 ist das Ausgangssignal des Integrators 100. Ein solches tritt nur auf, wenn die Tropfen in richtiger Phase mit dem 33-kHz-Signal sind, das an den Ladetunnel 24 angelegt wird. Der Tintentropfenschreiber verläßt daraufhin seine Ausgangsstellung, und gleichzeitig wird die Zufuhr der 33-kHz-Signale zum Ladetunnel 24 unterbrochen, bis der Tintentropfenschreiber wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tintentropfenschreiber, bei dem Tinte unter Druck einer Düse zuführbar ist, die von einem mit HF-Signalen einer HF-Signalquelle gesteuerten Umsetzer in Schwingungen versetzt ist und einen Tintenstrahl ausstößt, der synchron mit den Schwingungen der Düse in Tropfen zerreißt, wobei im Bereich der Aufspaltung des Tintenstrahls in Tropfen ein Ladetunnel angeordnet ist, an den Videosignale einer mit den HF-Signalen synchronisierten Videosignalquelle angelegt sind, die die im Ladetunnel sich vom Tintenstrahl ablösenden Tropfen aufladen, worauf die aus dem Ladetunnel austretenden geladenen Tropfen durch ein ruhendes, zwischen zwei voneinander beabstandßten Elektroden errichtetes, elektrisches Feld nach Maßgabe ihrer Ladung abgelenkt werden, gemäß dem Haupipalcnt 10J2i89, dadurch gekennzeichnet, duli ein Ίropfendctektoi (84; 96) alle von einem Signal fester Froquenz geladenen Tropfen auffängt, daß eine Schaltung mit einer ersten Stufe (95; 86 - 90, 94) vorgesehen ist, die eine Ausgangsspannung liefert, wenn mehrere vom Tropfendetektor (84; 96) aufgefangene Tropfen in Phase mit dem am Ladetunnel (24) angelegten Signal fester Frequenz sind, und die keine Ausgangsspannung abgibt, wenn keine oder nur vereinzelte Tropfen phasenrichtig sind, und daß die Schaltung eine zweite Stufe (80) aufweist, die bei Fehlen dieser Ausgangsspannung zur Korrektur der Phase der Tropfenbildung die relative Phase zwischen dem HF-Signal für den Umsetzer (14) und dem Videosignal ändert.

2. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derTropfendetektor als Auffänger eine leitende Stange (84) aufweist.

3. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der Schaltung Mittel (86, 88) zum Erzeugen einer Spannung mit einer Amplitude, die von den Ladungen der gesammelten Tropfen abhängt, sowie einen Integrator (90) zum Integrieren dieser Spannung aufweist (Fig. 1).

4. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe eine Schaltung (84-88) aufweist, die eine Spannung erzeugt, deren Frequenz von der Frequenz des Erscheinens geladener Tropfen auf dem Tropfendetektor (84; 96) bestimmt ist, und daß die erste Stufe einen Filter (98) aufweist, dessen Durchlaßfrequenz gleich der halben Frequenz der Tropfenbildung ist und welches die von dieser Schaltung (84-88) erzeugte Spannung eingangsseitig aufnimmt und ausgangsseitig an einen Integrator (100) abgibt (Fig. 3).

5. Tintentropfenschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transportvorrichtung (41-48, 52-70) vorgesehen ist, die die Düse (18) und den Ladetunnel (24) von einer Ausgangsstellung zu einer Endstellung und wieder zurück in die Ausgangsstellung bewegt, daß sich die an der Austrittsseite des Ladetunnels (24) angeordneten Elektroden (28) parallel zur Bewegungsrichtung der Düse von einer Stelle außerhalb der Ausgangsstellung zur Endstcllung hin erstrecken, und daß ein Abfühlschaltkreis (72, 74) vorgesehen ist, der, wenn sich die Düse (18) und der Ladetunnel (24) in der Ausgangsstellung befinden, ein Signal erzeugt, bei dessen Vorhandensein eine Schaltung (120,122) ?.us der HF-Signalquelle (16) die Signale fester Frequenz und Phase ableitet und dem Ladetunnel zuführt.

6. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltstufe (130), die die Transportvorrichtung so lange sperrt, bis das Ausgangssignal des Tropfendetektors (96) anzeigt, daß die Tropfenbildung die richtige Phase hat.