DE1912289C3 - Tintentropfenschreiber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintentropfenschreiber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Tintentropfenschreiber ist aus der US-PS 33 34 350 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 zerreißt. Die Tropfenbildungsrate wird von der Vibrationsfrequenz 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, welches den Tropfen auflädt, wobei die Ladung dis 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 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 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. Wenn das von dem Videosignal errichtete Feld gleich bleibt, während 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 sich der Tropfen absondert, entspricht die Aufladung des Tropfens nicht dem Videosignal. Um vorgegebenen Tropfen bestimmte Ladungen zu geben, muß man wissen, wann die Absonderung des Tropfens stattfindet, d. h. man muß die Phasenbeziehung der Tropfenbildung 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 gleichbleibende Anzahl Tintentropfen dadurch auszusortieren, daß dem Ladetunnel Impulse zugeführt werden, die die auszusortierenden Tropfen aufladen. Mittels eines einstellbaren Verzögerungsglieds kann die Phasenlage 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 G leichmäßigkeit und Wiedergabegenauigkeit beim Schreiben mit Hilfe eines Tintentropfenschreibers dadurch zu verbessern, daß sichergestellt wird, daß die Tropfchen 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.

Im folgenden seil ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tintentropfenschreibers,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Korrigieren der Phase der Tropfenbildung, und

F i g. 3 ein Blockschaltbild mit Schaltungseinzelheiten desTintentropfenschreibersnach Fig. 1.

In Fig. 1 liefert ein nicht näher dargestellter Tintenbehälter Tinte unter Druck zu einem flexiblen jo Schlauch 12. Nahe bei dem Schlauch 12 oder ggf. rund um denselben ist ein elektromechanischer Umsetzer 14 angeordnet. Der Umsetzer 14 wird, wie noch untenstehend erläutert wird, mittels HF-Signalen gesteuert und versetzt den Schlauch 12 im Bereich einer Düse 18 in Schwingung. Dies hat zur Folge, daß ein Tintenstrahl 20 ausgestoßen wird, der ein kleines Stück weiter in Tropfen 22 zerreißt, die mit einer von der Frequenz der Schwingung abhängigen Frequenz gebildet werden. 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 (Fig. 3) Videosignale angelegt werden. Die Videosignale errichten in dem Ladetunnel 24 ein Feld, so daß die darin gebildeten Tintentropfen 22 eine Ladung annehmen, die von der Amplitude des Videosignals bestimmt wird, die in dem Augenblick der Absonderung des Tropfens von dem Tintenstrahl 20 vorhanden ist.

Stromabwärts von dem Ladetunnel 24 sind zwei Elektroden 41 angebracht, die mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden sind. Die Spannungsquelle baut zwischen den Elektroden 41 ein konstantes elektrisches Feld auf. Die in das Feld eintretenden, nach Maßgabe des Videosignals geladenen Tintentropfen 22 werden um eine Strecke abgelenkt, die proportional der Amplitude der Ladung ist.

Ein an den Elektroden 41 mit einer synchronen Geschwindigkeit vorbeibewegter Schriftträger wird entsprechend dem Videosignal beschrieben. Tropfen, die keine Ladung haben, werden in einem Trog 34 aufgefangen, der auf der dazu richtigen Seite angebracht ist. Er führt zu einem Abflußreservoir 36. 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 auer über den Schriftträger schreiben zu können, kann der in F i g. 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 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 (F i g. 2) vorgesehen, der bei Betätigung seines Fühlers durch den Schreiberteil 40 an einer Klemme 71 ein Signal abgibt.

Fig. 1 zeigt den Schreiberteil 40 des Tintentropfenschreibers in seiner Ausgangsstellung, wobei das Gehäuse teilweise entfernt ist, um den Tintenstrahl beim Passieren des Ladetunnels 24 und das Geschehen in diesem Ladetunnel zu zeigen. Während sich der Schreiberteil 40 in der Ausgangsstellung befindet, wird an den Ladetunnel 24 ein Videosignal vorgegebener Frequenz angelegt, um mittels der in F i g. 2 dargestellten Schaltung festzustellen, ob die Tropfen 22 in Phase mit den danach an den Ladetunnel 24 angelegten Videosignalen geformt werden. Wenn die Tropfen 22 in Phase mit den später angelegten Videosignalen gebildet werden, dann werden sie von dem zwischen den Elektroden 41 errichteten Feld zu einem Tropfendetektor 76 abgelenkt. Letzterer kann beispielsweise ein Stück eines piezoelektrischen Materials sein. Das piezoelektrische Material erzeugt als Folge des Druckes der nacheinander auffallenden Tropfen Impulse, die zur Verstärkung einem Verstärker 78 zugeführt werden. Wenn die Tropfen nicht in Phase mit den angelegten Videosignalen gebildet werden, erhalten sie keine Ladung oder zumindest keine ausreichende Ladung und treffen folglich nicht auf den Tropfendetektor 76 auf.

Die Schaltanordnung für die Prüfung der phasenrichtigen Tropfenbildung ist in Fig. 2 als Blockschema dargestellt. Der Ausgang des Abfühlschaltkreises 72 ist an ein Verzögerungsglied 80 angeschlossen und liefert darüber hinaus noch ein Eingangssignal für ein UND-Gatter 86. Das UND-Gatter 86 kann dann Impulse durchlassen, die vom Ausgang eines Flip-Flops 82 zugeführt werden. Eine passende Frequenz für diese Impulse ist beispielsweise 33 kHz. Das Flip-Flop 82 wird von aufeinanderfolgenden Signalen aus einer 66-kHz-Signalquelle 80 gesetzt und rückgesetzt. Letztere verkörpert eine Taktsignalquelle für den Umsetzer 14 der Düse 20 und für die Videosignalquclle 26. Der Ausgang der HF-Signalquelle 80 ist an ein Verzögerungsglied 90 angeschlossen, das eine Verzögerung von einer halben Impulsbreite eines 66-kHz-Impulses liefert. Die Ausgänge des Verzögerungsgliedes 90 und des UND-Gatters 86 sind mit einem zweiten UND-Gatter 92 verbunden. Die Verzögerung der 66-kHz-lmpulse bewirkt, daß im UND-Gatter 92 das 33-kHz-Intervall eingeengt wird, das den Videoimpulsen für den Ladetunnel 24 zur Verfugung steht. Der Ausgang des UND-Gatters 92 ist mit dem Ladetunnel 24 verbunden. ZwecK der Einengung der 33-kHz-Impulse ist es, sicherzustellen, daß der Tropfen die volle Ladung des Videoimpulses erhält und nicht eine Ladung von dessen Vorderflanke oder Rückflanke. Die Anordnung zum Beschneiden der 33-kHz-Impulse ist nur ein Beispiel. Es

kann auch irgendeine andere bekannte Methode zum Verschmälcrn von Impulsen verwendet werden.

Wenn ein Tropfen mit der richtigen Phascnbezichung geformt wird, erhält er die volle Ladung des 33-kHz-Impulses und wird beim Durchlaufen des konstanten elektrischen Feldes zum Tropfendetektor 76 abgelenkt. Wie schon erwähnt, speist der Tropfendclcktor 76 einen Verstärker 78, dessen Ausgang mit einem Integrator 94 verbunden ist. Der Ausgang des Integrators 94 ist mit einem Inverter 96 sowie einem UND-Gatter 98, dessen /weiter Eingang an den Ausgang des Verzögmingsglicdcs 80 angeschlossen ist, verbunden. Wenn der Tropfendetektor 76 von den Tropfen betätigt wird, weiß man, daß die Tropfen mit der richtigen !'hase geformt werden und die volle Ladung der Videosignale aufnehmen. Ls bedeutet ferner, daßdic Phase des HF-Signals zum Antreibendes Umsetzers 14. der die Düse 18 in Schwingung versetzt, in Ordnung ist und nicht geändert werden muß. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Integrators 94, welches nun vorhanden ist, einem Inverter % zugeführt, der die Funktion eines UND-Gatters 100 sperrt. Das Alisgangssigna! des Integrators 94 dient auch noch dazu, das UND-Gatter 98 durchgängig zu machen, so daß das vom Verzögerungsglied 80 herkommende Signal zur Motorsteuerung des den Schreiberteil 40 antreibenden Motors durchgeschaltet wird, worauf dieser den Schreiberteil 40 zu bewegen beginnt. Das Verzögerungsglied 80 verzögert das vom Abfühlschaltkreis 72 zugeführtc Signal lange genug, um dem Integrator 94 die Möglichkeit zu geben, die Ergebnisse nicht nur eines sporadischen Tropfens, sondern mehrerer Tropfen zu sammeln.

!•'alls der Tropfendetektor 76 kein Ausgangssignal liefert und damit anzeigt, daß die Phase der geformten Tropfen falsch ist, wird das Ausgangssignal des Vcizögerungsgliedes 80 einem ersten Eingang des UND-Gatters 100 zugeführt. Die Signale von einer Taktsignalquclle 102 werden einem zweiten Eingang des UND-Gatters 100 zugeführt. Auf das Erscheinendes Taktsignais hin kippt ein Flip-Flop 104 in den entgegengesetzten Zustand zu demjenigen, den es hatte, als das Ausgangssignal des UND-Gatters 100 empfangen wurde.

Einer der Ausgange des Flip-Flops 104 ist mit einem UND-Gatter 106. der andere Ausgang mit einem UND-Gatter 108 verbunden. 66-kHz-Signalc von der HF-Signalquelle 84 werden dem UND-Gatter 106 unmittelbar und dem UND-Gatter 108 über eine Phasenumkehrschaltung 110 zugeleitet. Demzufolge emoföngt ein QDER-Gattcr 112 das A.us^tT2n^iT3si^crnH! eines der beiden UND-Gatter 106 oder 108. je nachdem, welches gerade durchgängig ist. Folglich ist das Ausgangssignal des ODER-Gattcrs 112 mit dem 66-kHz-HF-Signal in Phase oder um 180" dazi phasenverschoben. Wenn das phasenverschobeni 66-kHz-HF-Signal die Phase der Tropfenbildunj korrigiert, wird der Tropfendetektor 76 betätigt Folglich kann dann das Ausgangssignal des Integrator; 94 die Motorsteuerung über das UND-Gatter 9f freigeben. Der Schrcibcrtcil 40 macht dann einen Hin und Herweg, und wenn er die Ausgangsstellung erreicht wird die Phase der Tropfcnbildung erneut überprüft.

F i g. 3 zeigt weitere Einzelheiten der Schaltung. Dci Umsetzer 14 ist an den Ausgang eines ODER-Gattcr« 112 angeschlossen. Der Ladctunnel 24 ist an die Vidcosignalqucllc 26 angeschlossen, die ihre Taktimpul se von der HF-Signalquclle für das bb-kHz-HF-Signa empfängt. Zudem wird der Ladetunnel 24 von Ausgangssignal des UND-Gatters 92 gesteuert. Dk Prüfung der Phascnbezichung der Tropfenbildunj erfolgt zu einem Zeitpunkt innerhalb des Rücklaufintcr valls der Videosignale: daher gibt es kein störende:

Zusammentreffen zwischen den 33-kHz-Prüfinipulscn die an den Ladelunnel 24 angelegt werden, und der Videosignalen von der Videosignalquellc 26. Dk 33-kHz-Prüfimpulsc werden dem Ladetunnel 24 nui dann zugeführt, wenn er sich in der Ausgangsstellung befindet.

Die an den elektromechanischen Umsetzer \' angelegte Taktfrequenz beträgt 66 kHz, während das ir der Eichphase dem Ladetunnel zugeführte Videosigna 33 kHz hat. Dies bedeutet, daß die Tropfen mit 66 kH; gebildet werden, aber nur jeder zweite Tropfen eine Ladung erhält. Die ungeladenen Tropfen wirken hierbe als Abschirmung, womit die ungünstigen Auswirkunger vermindert werden, die bei der Wechselwirkung des vor einem geladenen Tropfen verursachten elektrischer Feldes mit dem von einem benachbarten geladener Tropfen verursachten elektrischen Feld auftreten. Eir solches Vorgehen hat sich als praktisch erwiesen. Die Prüfung der richtigen Phase der Tropfenbildung isi trotzdem gültig, ungeachtet der Tatsache, daß nur ar jedem zweiten Tropfen und nicht an jedem Tropfen eine Prüfladung angebracht wird. Jedoch soll dies keine Einschränkung der Erfindung bedeuten, da diese gleich gut arbeitet, wenn die ordnungsgemäße Phase mit be 66 kHz gebildeten Tropfen und mit 66-kHz-Videosignalen geprüft wird. Die hier angegebenen spezieller Frequenzen sind lediglich Beispiele.

Der Tropfendetektor 76 ist oben als piezoelektrischei Kristall beschrieben, doch ist auch dies nur eir Konstruktionsbeispiel. So kann etwa auch ein Mikro schalter, der unter dem Druck der Tropfen betätigt wird oder irgendeine andere Fühlvorrichlung verwende! werden, um zu prüfen, ob die Ladung der Tropfer ausreichend ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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 beabstandeten Elektroden errichtetes, elektrisches Feld nach Maßgabe ihrer Ladung abgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Eichphase zum Abstimmen der Phase der abhängig von dem HF-Steuersignal erfolgenden Tropfenbildung auf die Phase des Videosignals dem Ladetunnel (24) das Videosignal mit vorgegebener verringerter Impulsbreite zuführbar ist, daß in der Nähe des Ladetunnels (24) und nächst den Elektroden (41) an einer der Ablenkung durch den vorgegebenen Impuls des Videosignals entsprechenden Stelle ein Tropl'endetckior (76) angeordnet ist, der die vom Videosignal geladenen Tropfen auffängt und ein den Empfang solcher Tropfen anzeigendes Signal erzeugt, und daß eine Schaltung (94, 104 - 110) vorgesehen ist, die auf das Fehlen des den Empfang von Tropfen anzeigenden Signals hin die Phase des den Umsetzer in Schwingung versetzenden HF-Signals und damit die Phase der Tropfenbildung in dem Ladetunncl und die Phase des dem Ladetunncl zugeführten Videosignals aneinander anpaßt.

2. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfendetektor (76) ein piezoelektrischer Umsetzer ist.

3. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Verschieben der Phase des HF-Signals folgende Merkmale aufweist:

einen Integrator (94), dessen Eingang mil dem Tropfendetektor (76) verbunden ist;
ein erstes und ein zweites ausgangsseitig jeweils an den Umsetzer (14) gekoppeltes UND-Gatter (106, 108), von denen das erste UND-Gatter (106) das HF-Signal an seinem einen Eingang direkt und das zweite UND-Gatter (108) das HF-Signal an seinem einen Eingang über eine Phasenumkehrschaltung (110) aufnimmt: und ein Schaltelement (100, 104), das auf das Fehlen eines Ausgangssignals des Integrators (94) anspricht und das erste UND-Gatter (106) durchschaltet, wenn bis zu diesem Zeitpunkt das zweite UND-Gatter (108) durchgeschaltet war oder das zweite UND-Gatter (108) durchschaltet, falls das erste UND-Gatter (106) durchgeschaltet war.

4. Tintentropfenschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (18) und der Ladetunnel (24) von einer Ausgangsstellung, in welcher der Tropfendetektor (76) angeordnet ist, entlang der Schreibzeile zu einer Endstellung und wieder zurück bewegbar sind, und daß eine Abfühleinrichtung (72) vorgesehen ist. die die Rückkehr in die Ausgangsstellung erfaßt und mit einem Schaltelement (86) verbunden ist, welches das Anlegen des HF-Signals an den Ladetunnel (24) nur dann freigibt, wenn sich die Düse (18) in der Ausgangsstellung befindet