DE2402216A1

DE2402216A1 - Phasensysnchronisationsverfahren fuer einen tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2402216A1
Application number: DE19742402216
Authority: DE
Inventors: Masahiko Aiba; Isao Fujimoto; Takeshi Kasubuchi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Sharp Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1973-01-17
Filing date: 1974-01-17
Publication date: 1974-07-25
Also published as: GB1460344A; DE2402216B2; JPS5230212B2; JPS4996633A; DE2402216C3

Description

Priorität: 17. Januar 1973; · Japan; Nr. 7493/73

In einem Tintenstrahlschreiber wird' ein aus einer Düse abgegebener Tint-enstrahl aufgrund des Rayleigh¹sehen Instabilitätsphänomens in Tropfen aufgebrochen. Es ist zwar die Frequenz der der Düse und damit dem Tintenstrahl zugeführten Ultraschallschwingung im wesentlichen gleich der Tröpfchenabtrennfrequenz; die Phase der Tröpfchenabtrennurig, d. h. der Tröpfchenbildung, variiert jedoch unregelmäßig. Diese Variationen beruhen auf Ursachen wie Blockierung der Düse durch Fremdsubstanzen, Temperaturabhängigkeit der Viskosität und der Oberflächenspannung der Tinte und so weiter und sind in der Praxis unvermeidbar-. Bei einem

409830/0865

HEG 3264 - 2 -

Tintenstrahlschreiber der durch die Ladeamplitude gesteuerten Art, bei dem die dur.ch die Ladesignale aufgeladenen Tintentropfen beim Durchqueren eines elektrischen Hochspannungsfeldes entsprechend ihrer Ladeamplitude elektrostatisch abgelenkt werden und dadurch die gewünschten Zeichen wie etwa Buchstaben geschrieben werden, ist es wichtig, daß die Zuführung der Ladesignale, d. h. die Phase dieser ladesignale zeitlich in Übereinstimmung mit der Tropfenabtrennungsphase ist. Eine solche Phasensynchronisation ist äußerst wichtig für die Zeichenbildung und für die Schreibqualität.

Hinsichtlieh dieser Phasensynchronisation ist in der Vergangenheit eine Methode vorgeschlagen worden, bei der die Anregungssignale für die Ultraschallschwingung und die Ladesignale dann in ihre optimale Phasenbeziehung gebracht werden, wenn der die Düse, die Ladeelektroden usw. tragende Schreibkopf in seine linke Endstellung, d. h. in seine Ruhestellung, zurückkehrt. Jedoch kann eine solche Einstellung nicht denjenigen Änderungen der Tropfenabtrennungsphase Rechnung tragen, die während der Zeitspanne des Schreibens einer Zeile auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Phasensynchronisationsverfahrens zur Verwendung bei einem Tintenstrahlschreiber.

Bei der Erfindung werden zwischen Zeichen oder zwischen zum' Schreiben dienenden Tropfen Tropfen zum Zwecke der Phasenerkennung vorgesehen, und diese Phasenerkennungstropfen werden mittels Phasenerkennungssignalen aufgeladen. Durch Abtastung der Ladungsamplituden auf diesen Phasenerkennungstropfen wird ständig die Phase der Tropfenabtrennung ermittelt, während der Schreibkopf sich fortbewegt. Die Ladesignale werden in ihrer Phase an eine zeitliche Änderung der Tropfenbildung angepaßt,

409830/0865

HEC 3264 - 3 -

um ein zeitlich stabiles Schreiten sicherzustellen. Das Synchronisationsverfahren gemäß der Erfindung ist daher auf einen im intermittierenden Schreibmodus arbeitenden Sende- und Empfangsschreiber anwendbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm mit einer Tintenstrahlschreiberanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Figur 2 ein Zeitdiagramm, welches die bei der Erfindung verwendeten Ladesignale zeigt;

Figur 3 eine ausschnittweise Vergrößerung des Zeitdiagramms von Figur 2;

Figur 4 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung einer Ladeamplitude auf einem Tintentropfen;

Figur 5 ein Zeitdiagramm, welches die bei einer anderen Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigt;

Figur 6A und 6B Zeitdiagramme, welche die bei einer weiteren Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigt; und

Figur 7 bis Figur 9 Wellenformdiagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Abtastung der Ladeamplitude mittels Sägezahnsignalen.

Bei dem Tintenstrahlschreiber der mit bewegtem Schreibkopf arbeitenden Art gemäß Figur 1 wird unter Druck stehende Tinte

409830/0865

HEG 3264 - 4 -

mittels einer Pumpe 1 einer Düse 2 zugeführt und den Schwingungen eines TJltraschallsenders 3 unterworfen, so daß Tintentropfen 4 einer Frequenz, die gleich der Anregungsfrequenz des Ultraschallsenders ist, aus der Düse 2 abgegeben werden. Die Anregung des Ultraschallsenders 3 erfolgt durch einen Hauptoszillator 5. Die Signale des Hauptoszillators 5 werden ferner einer Ladesteuerstufe 6 zugeführt, die Ladesignale entsprechend den Singangssignalen 8 einer Ladeelektrode 9 zuführt, und zwar im Zusammenwirken mit einem Zeichenmustergenerator 7· Während die von den Ladesignalen aufgeladenen Tintentropfen 41 ein elektrisches Hochspannungsfeld durchqueren, welches von einem Paar mit Hochspannung beaufschlagter Ablenkplatten 10 gebildet wird, werden sie entsprechend der auf den Tropfen sitzenden Ladeamplitude abgelenkt und auf das Aufzeichnungspapier 11 gerichtet. Die Tintentropfen 42, welche nicht zu einer Schreiboperation beitragen sollen, werden nicht aufgeladen und werden auf einen Auffangschirm 12 gerichtet.

Wie vorher erörtert wurde, ist es zur Erzielung von stabilen Schreibbedingungen erforderlich, daß die Tropfenbildung phasensynchron mit der Zuführung der Ladesignale ist.

Gemäß der Erfindung warden zusätzlich zu den dem Schreiben dienenden Tintentropfen 41, 42 Phasenerkennungstropfen 43 vorgesehen, wozu die Ladesteuerstufe 6 Phasenerkennungssignale einer den Ladesignalen entgegengesetzten Polarität erzeugt. Die Phasenerkennungssignale werden der Ladeelektrode 9 zugeführt zwecks Aufladung der Phasenerkennungstropfen 43. Wie in Figur 1 dargestellt wird, können die Phasenerkennungstropfen 43 sich zwischen einander benachbarten Schreibtropfen 41, 42 oder zwischen einander benachbarten Gruppen von Schreibtropfen befinden. Die relativen Positionen der Phasenerkennungstropfen 43 werden später im einzelnen zusammen mit den Phasen-

409830/0865

HEC 3264 - 5 -

erkennungssignalen unter Bezugnahme auf Figuren 2 bis 9 beschrieben.

Da die Phasenerkennungstropfen 43, welche mittels der Phasenerkennungssignale aufgeladen worden sind, Ladungen einer Polarität tragen, die der Ladung der von den Ladesignalen aufgeladenen Schreibtropfen 41 entgegengesetzt ist, erleiden sie auch eine entgegengesetzte Ablenkung, während sie durch das elektrische Hochspannungsfeld zwischen den Ablenkplatten 10 hindurchlaufen. Ee ergibt sich demzufolge für die Phasenerkennungstropfen 43 eine Plugbahn, wie sie in Figur 1 dargestellt ist. Eine Auffangelektrode 13, die aus einem Draht oder einem Streifen bestehen kann, ist an einer Stelle angeordnet, an der. die Phasenerkennungstropfen 43 ankommen. Ein Ladeamplitudendetektor 14 dient dazu, die einzelnen Ladeamplituden auf den Phasenerkennungstropfen 43 abzutasten, und die Phasensynchronisierung zwischen den Ladesignalen und der Tintentropfenbildung erfolgt in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Abtastung. Stattdessen kann auch eine Phasenerkennungselektrode (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um das Hindurchlaufen der erwähnten Phasenerkennungstropfen 43 mittels elektrostatischer Induktion abzutasten.

Im folgenden wird auf drei Ausführungsbeispiele eingegangen, bei denen das erfindungsgemäße Phasensynchronisationsverfahren angewendet wird.

Eigur 2 veranschaulicht die Wellenformen der bei einem Beispiel verwendeten Ladesignale, wobei die Phasenerkennungstropfen 43 zwischen aufeinanderfolgenden Gruppen von Schreibtropfen angeordnet sind-.

409830/0865

HEG 3264 - 6 -

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird jedes Zeichen in einer Matrix geschrieben, die z. B. aus sieben Zeilen und fünf Spalten zur Darstellung der Zeichen besteht, nebeneinanderstehende Zeichen werden durch einen Abstand voneinander getrennt, der z. B. aus sieben Zeilen und zwei Spalten besteht. Ferner werden 14 Tintentropfen, die sich in diesem Abstand befinden, als Phasenerkennungstropfen verwendet, wie schon kurz beschrieben wurde. In der Figur stellen A1, A2, A3, A4 und A5 Ladesignale zum Schreiben der ersten, zweiten, dritten, vierten bzw. fünften Spalte der Matrix dar. B stellt die Phasenerkennungssignale dar, die aus 14 Impulsen bestehen.

Die einzelnen Ladesignale A1 - A5 bestehen aus sieben Impulsen, wie in Figur 3 dargestellt wird. In Figur 2 entsprechen die kreisförmigen Markierungen den Tintentropfen, wobei die Horizontalachse die Zeit der Erzeugung der Tintentropfen und die Vertikalachse die Ladeamplitude darstellen. Die Phasenerkennungssignale B sollen von kurzer Impulsdauer sein, die zur Erkennung geeignet ist, und von solcher Amplitude, daß die Phasenerkennungstropfen, welche entsprechend der optimalen Phasenbeziehung aufgeladen sind, genau auf die Auffangelektrode 13 von Figur 1 arftreffen. Fehler hinsichtlich der Aufladungsphase haben eine Reduzierung der Ladungsamplitude zur Folge, und damit eine Reduzierung des Ausgangssignals des'Ladeamplitudendetektors 14.

Figur 4 veranschaulicht das Ausgangssignal des Detektors, welches in Abhängigkeit von der Zeitbeziehung zwischen den Phasenerkennungstropfen und den Phasenerkennungssignalen B variiert. Die Phasenerkennungssignale B werden phasengesteuert in solcher Weise, daß das Ausgangssignal des Detektors seinen Maximalwert erhält. Durch geeignete Steuerung der Phase der Phasenerkennungssignale B in dieser Weise wird es möglich,

409830/0865

HEC 3264 - 7 -

die Ladesignale A in ihre optimale PhasenbeZiehung zu "bringen. Bezüglich Figur 2 und 3 "bedeutet dies, daß der Abstand ABL zwischen dem letzten Impuls der Phasenerkennungssignale B und dem Mittelpunkt des ersten Impulses der Ladesignale A gleich sein muß dem Impulsabstand BL zwischen den Phasenerkennungssignalen B, um die obigen Forderungen zu erfüllen. Weil die Phasenerkennungssignale B und die Ladesignale beide •von dem Haupt oszillator 5 gesteuert werden, sind in dem Ausführungsbeispiel die Abstände BL und AL von Figur 3 notwendigerweise gleich zueinander.

Figur 5 veranschaulicht eine Verbesserung, bei der die Phasenerkennungstropfen und die Schreibtropfen abwechselnd erzeugt werden, um irgendeiner Unregelmäßigkeit der Tropfenbildungsphase während der Zeitspanne des Schreibens eines Zeichens Rechnung zu tragen.

In diesem Diagramm stellen C1 und C2 die Ladesignale zum Schreiben der ersten bzw. der zweiten Spalte der Tropfenmatrix dar. Die Ladesignale C1-C5 werden so erzeugt, daß sie ein Zeichen in derselben Weise bilden, wie das gemäß Figur erfolgte. In ähnlicher Weise werden daher die einzelnen Ladesignale durch sieben Phasen dargestellt, und die Impulsperiode CL ist doppelt so lang wie die jeweilige Tropfenbildungs-Zeitspanne. Ferner haben die Phasenerkennungssignale D eine doppelt so große Periode DL wie die Tropfenbildungs-Zeitspanne und eine fortschreitend variable Phase. In derselben Weise wie in Figur 2 werden die Phasenerkennungssignale D phasenmäßig so gesteuert, daß die Ladungsamplitude aufgrund der Phasenerkennungssignale D einen maximalen Wert annimmt. Die Ladesignale C1-C5 werden in solcher Weise gesteuert, daß sie auf den Mittelpunkt der Niedrigwertzeitspanne der Phasenerkennungssignale D während der Nicht-Ladezeit der-

40983Q/0865

HEC 3264 - 8 -

selben zentriert werden.

Figur 6A und 6B stellen eine weitere Ausführungsform dar, bei der die Phasenerkennungstropfen und die Schreibtropfen abwechselnd erzeugt werden und zusätzlich die Phasenerkennungssignale die Form eines Sägezahnsignales aufweisen.

Das Verfahren der Ladungsamplitudenerkennung bei Verwendung von Sägezahnsignalen wird unter Bezugnahme auf Figuren 7 bis 9 veranschaulicht.

Wenn die Sägezahnsignale H zum Zwecke der Aufladung der Ladeelektrode 9 mit derselben Frequenz wie die Anregungssignale G gemäß Figur 7 zugeführt werden, werden die einzelnen Tintentropfen auf die Spannungen V1, V2, V3 aufgeladen entsprechend den einzelnen Tropfenbildungsphasen. Wenn die der Aufladung dienenden Sägezahnsignale H phasengesteuert werden in der Reihenfolge Η1·> H24 H3, werden die Ladungsamplituden auf den Tintentropfen, welche am Punkt g des Anregungssignales G- erscheinen, nach Maßgabe der Phasenänderung des Sägezahnsignals H sich ändern. Dadurch, daß solche Änderungen der Ladungsamplituden durch Verwendung der Auffangelektrode 13 und des Ladeamplitudendetektors in entsprechende Spannungswerte umgesetzt werden, werden Signale I mit einer Sägezahn-Signalform erzeugt, wie in Figur 9 dargestellt wird. Man sieht, daß die Periode des Sägezahnsignals I bestimmt wird durch das Maß der Phasenänderungen des der Aufladung dienenden Sägezahnsignals H. Demzufolge können durch Differenzierung des Sägezahnsignals I die Impulssignale J gemäß Figur 9 erhalten werden. Diese Impulssignale J treten auf, wenn die Tropfenbildung zeitlich in Übereinstimmung mit der Rückflanke des aufladenden Sägezahnsignals H sich befindet.

409830/0866

HEC 3264 - 9 -

In Figur 6A und 6B stellt E1 die Ladesignale dar, zum Schreiben der ersten Spalte der Tropfenmatrix, während F die Phasenerkennungssignale bezeichnet. Die Phasenerkennungssignale F sind in gleicher Weise phasengesteuert, und die Impulssignale J werden erzeugt, wenn die Tropfenbildung vollkommen synchron mit der Rückflanke der Phasenerkennungssignale F ist. Die -^adesignale E1-E5 werden in solcher Weise gesteuert, daß die Rückflanke der Phasenerkennungssignale F im Zentrum der Nichtladeperiode der Ladesignale E1-E5 positioniert wird, wie in Figur 6B gezeigt, wodurch die Ladeoperationen in die optimale Phasenbeziehung gebracht werden.

Patentansprüche:

409830/0868

Claims

2Α022ΊΘ

HEC 3264 - • -

Patentansprüche

( 1 Λ Phasensynchronisationsverfahren für einen Tintenstrahlschreiber, dadurch^, gekennzeichnet, daß anstelle einiger Schreibtropfen Phasenerkennungstropfen erzeugt werden,

daß Impulssignale (B) zur Aufladung der Phasenerkennungstropfen (43) erzeugt werden mit variabler Phase, daß die Ladungsamplitude der Phasenerkennungstropfen (43) abgetastet wird,

daß die Phase der Impulssignale (B) in solcher Weise gesteuert wird, daß die Ladungsamplitude der entsprechenden•Phasenerkennungstropfen (43) maximal wird

und daß die Phase der Ladesignale(A) zur Aufladung der Schreibtropfen (41, 42) entsprechend der Phasensteuerung der Impulssignale (B) gesteuert wird.
2. Phasensynchronisationsverfahren für einen einen Ultraschallsender zur Tröpfchenerzeugung und eine.Düse zur Tröpfchenabgabe aufweisenden Tintenstrahlschreiber, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der Ladesignale zum Aufladen der Schreibtropfen (41, 42) so gewählt wird, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Periode der Anregungssignale (G-) zur Anregung des an der Düse (2) befestigten Ultraschallsenders (3) ist, daß Impulssignale (B) erzeugt werden, die dieselbe Periode wie die Aufladesignale (A) aber die entgegengesetzte Polarität aufweisen,

daß die Phase der Impulssignale fortschreitend variiert wird, daß die von der Düse (2) abgegebenen Tintentropfen (41, 42, 43) entweder von den Ladesignalen (A) oder von den ImpulsSignalen (B)

409830/0865

24Ö2216

HEC 3264 - ? -

aufgeladen werden,

daß die Ladeamplitude der von den Impulssignalen (B) aufgeladenen Tintentropfen abgetastet wird und daß die Zeitfolge der Tintentropfenbildung mit der Zuführung der Ladesignale entsprechend dem Ergebnis dieser Abtastung synchronisiert wird.
3. Phasensynchronisationsverfahren* nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Phase der Impulssignale (B) in solcher Weise gesteuert wird, daß die Ladeamplituden der Tintentropfen (43), welche mittels der Impulssignale (B) aufgeladen wurden, maximal werden, und daß die Phase der Aufladesignale (A) entsprechend der so gesteuerten Phase der Impulssignale (B) gewählt wird.
4. Phasensynchronisationsverfahren nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß als Impulssignale (F) Sägezahnsignale gewählt verden und daß die Sägezahnsignale fortschreitend abgetastet werden.
5. Phasensynchronisationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Abtastung erhaltene Signal (i) differenziert wird.
6. Phasensynchronisationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Abtastung erhaltene Signal (i) differenziert wird, daß Spannungsänderungen in dem differenzierten Signal (J) ermittelt werden und daß die Phase der Ladesignale nach Maßgabe der ermittelten Spannungsänderungen gewählt wird.

A09830/0865

2402218

HEC 3264 - /-
7. Phasensynchronisationsverfahren zur Verwendung bei einem Tintenstrahlschreiber, dadurch gekennzeichnet ,

daß die in dem Zwischenraum zwischen Zeichen befindlichen Tintentropfen (43) mit Phasenerkennungssignalen (B) aufgeladen werden,

daß die Ladeamplituden der mit den Phasenerkennungssignalen (B) aufgeladenen Tintentropfen (43) abgetastet werden und daß die Phase der Ladesignale (A) für die Schreibtropfen (41 , 42) nach Maßgabe des Ergebnisses der Abtastung bestimmt wird.
8. Phasensynchronisationsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenerkennungssignale (B) eine den Ladesignalen

(A) entgegengesetzte Polarität aufweisen.
9. Phasensynchronisationsverfahren zur Verwendung bei einem Tintenstrahlschreiber, dadurch gekennzeichnet ,

daß Ladesignale (A) zur Aufladung der zum Schreiben dienenden Tintentropfen (41, 42) erzeugt werden, daß Impulssignale (B) einer zu den Ladesignalen entgegengesetzten Polarität erzeugt werden daß die Ladeamplitude der mittels der Impulssignale

(B) aufgeladenen'Tintentropfen (43) abgetastet wird, daß die Phase der Impulssignale (B) in solcher Weise gesteuert wird, daß der durch die Ladungsabtastung erhaltene Wert maximal wird,

und daß die Phase der Aufladesignale (A) nach Maßgabe der in dieser Weise phasengesteuerten Impulssignale (B) bestimmt wird.

409830/086S

Leerseite