DE2402216B2

DE2402216B2 - Verfahren zur Phasensynchronisation der Tröpfchenfolge eines Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2402216B2
Application number: DE19742402216
Authority: DE
Inventors: Masahiko Aiba; Isao Kunitachi Tokio 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: 1980-11-27
Also published as: GB1460344A; JPS5230212B2; JPS4996633A; DE2402216C3; DE2402216A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 2.

Bei einem Tintenstrahlschreiber wird ein aus einer Düse abgegebener Tintenstrahl unter Zuhilfenahme

ίο eines Ultraschallschwingungen ausführenden V/andlers in Tröpfchen aufgebrochen. Die Frequenz der dem Tintenstrahl über die Düse zugeführten Ultraschallschwingung ist im wesentlichen gleich der Tröpfchenabtrennfrequenz. Allerdings ändert sich die Tröpfchenab-

ii trennphese unregelmäßig. Diese Unregelmäßigkeit beruht auf Ursachen, wie Blockierung der Düse durch Fremdsubstanzen, Temperaturabhängigkeit der Viskosität und der Oberflächenspannung der Tinte usw., und sie sind in der Praxis unvermeidbar. Bei einem Tintenstrahlschreiber, bei dem durch Schreibimpulse aufgeladene Tintentröpfchen beim Durchqueren eines elektrostatischen Hochspannungsfeldes entsprechend ihrer Ladungsamplitude elektrostatisch abgelenkt werden, um die gewünschten Zeichen zu schreiben, ist eine Phasensynchronisation zwischen der Tröpfchenabtrennungsphase und der Beaufschlagung mit der den Schreibimpulsen entsprechenden Ladung wichtig.

Aus der DE-OS 19 12 289 ist ein zeilenweise schreibender Tintentröpfchenschreiber bekannt, bei

jo dem dann, wenn sich der Schreibkopf in der Ausgangsstellung auf der linken Seite der Schreibzeilen befindet, vor dem Beginn des Schreibvorgangs eine Phasensynchronisation zwischen der Tröpfchenabtrennung und Test-Videosignalen durchgeführt wird. Um zu

J-. erreichen, daß ein Tröpfchen die volle Ladung des jeweiligen Videoimpulses erhält und nicht eine Ladung von dessen Vorder- oder Rückflanke, wird die Impulsdauer der Videoimpulse gegenüber der Impulsdauer der Tröpfchenabtrennungsimpulse eingeengt.

■to Synchronisationsfehler, die während des Schreibens einer Zeile auftreten, können nicht behoben werden.

Eine laufende Phasenkorrektur zum Zweck der Synchronisation der Tröpfchenabtrennungsphase und der Schreibimpulsphase ist bei einem Tintentröpfchen schreiber möglich, wie er aus der US-PS 36 81 778 bekannt ist. Dabei ist zwischen je zwei zum Schreiben verwendete Videoimpulse ein Testimpuls mit einer Impulsamplitude, die über den ImpulsampliluJen der Videoimpulse liegt, eingefügt. Tintentröpfchen, die mil

to einer Ladung entsprechend der Impulsamplitude der Testimpulse aufgeladen werden, erfahren im elektrostatischen Ablenkfeld eine derartige Ablenkung, daß sie auf Testelektroden gelangen und dadurch eine Phasenkorrektur in Richtung Phasensynchronisation auslösen.

Tintentröpfchen, die infolge eines Phasenfehlers entsprechend der Testimpulsamplitude aufgeladen worden sind, fallen für das Schreiben aus, so daß sich im Schreibbild Fehlstellen ergeben. Tintentröpfchen, die aufgrund eines Phasenfehlers mit einer Ladung

M) aufgeladen werden, die einer Impulsamplitude zwischen dem jeweiligen Videoimpuls und dem Testimpuls liegt, gelangen weder auf die Teslelekiföden noch an die richtige Stelle auf dem Schreibmaterial. Das heißt, sie lösen einerseits keine Phasenkorrektur aus und führen andererseits zu Fehlstellen in geschriebenen Zeichen bei gleichzeitiger als Verschmutzung aufgefaßten Färbung des Schreibmaterials an unerwünschter Stelle.

Ein Tintentröpfchenschreiber, der nach dem eingangs

angegebenen Verfahren arbeitet, ist aus der DE-OS 19 52 248 bekannt Er dient zum Beschreiben einzelner Karten mit Strichzeichen. Die einzelnen Striche werden geschrieben, indem die zu einem Strich gehörenden Tröpfchen durch einen Spannungswert eines treppen- ^r. förmigen Ladespannungssignals aufgeladen werden. Zwischen dem Ende des Beschreibens einer Karte und dem Beginn des Schreibens einer nächsten Karte wird ein Eichvorgang durchgeführt. Hierfür werden den während des Einhvorgangs erzeugten Tröpfchen mittels in sägezahnförmiger Eichimpulse gleiche Ladungen zugeführt, wobei die Polarität der Ladeimpulse derjenigen der treppenförmigen I adespannungssignale entgegengesetzt ist Die während des Eichvorgangs erzeugten Tröpfchen gelangen bei richtiger Aufladung auf eine Meßelektrode, die mit einem Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, dessen anderem Eingang eine Bezugsspannung zugeführt wird. Der Differenzverstärker ist Teil eines Phasendetektors, der zwei Ausgänge aufweist, die mit einem Zählspeicher verbunden sind. :>o Wenn die von der Meßelektrode abgegebene Spannung über dem Bezugsspannungswert liegt, wird dies dem Zählspcicher über den einen Ausgang des Phnsendeiektors angezeigt. Wenn die von der Meßelektrode abgegebene Spannung dagegen unter dem Bezugsspan- js nungswert liegt, wird dies dem Speicher vom anderen Ausgang des Phasendetektors angezeigt. Wenn das Ende der jeweils zu beschreibenden Karte festgestellt wird, erhält der Speicherzähler einen Taktimpuls, woraufhin er je nachdem, ob die Spannung an der in Meßelektrode über oder unter dem Bezugsspannungswert lag, um einen Schritt aufwärts oder abwärts zählt. Der Speicherzähier verändert seinen Zählstand nur während des Eichvorgangs zwischen dem Beschriften zweier Karten. Eine Zählstandsänderung des Speicher- r> Zählers bewirkt eine Änderung eines Phasenschiebers. Bei jedem Eichvorgang zwischen dem Beschreiben zweier aufeinanderfolgender Karten ist immer nur ein Phasenkorrekturschritt möglich. Verwendet man eine größere Anzahl kleiner Phasenkorrekturschritte, um -m eine Phaser feinkorrektur zu ermöglichen, dann kann sich beim Auftreten eines größeren Phasenfehlers die Phasenkorrektur über eine größere Anzahl nacheinander beschriebener Karten hinziehen. Das heißt, für einen Großteil der beschriebenen Karten kommt die Phasen- « korrektur zu spät.

Der Erfindung liegt die Aufgibe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich beim Eichvorgang eine schnelle und vollständige Synchronisation von Tröpfchenbildung und Schreibimpuls erreichen läßt. w

Lösungen dieser Aufgabe geben die Patentansprüche I und 2 an. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Lösungen ist dem Patentanspruch 3 entnehmbar.

Bei Anwendung der Erfindung ist eine nicht bestehende oder verlorengegangene Synchronisation « innerhalb einer Eichperiode vollständig erreichbar. Ein Verlust von Schreibtröpfchen für den Schreibvorgang (ritt dadurch nicht auf. Einen besonders raschen und kontinuierlich durchgeführten Synchronisationsvorgang erhält man, wenn man gemäß Patentanspruch 3 t>o die Eichtröpfchen und Schreibtröpfchen abwechselnd aufeinanderfolgen läßl.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen z^igt M

Fig. I ein Blockschaltbild mit einem Tintenstrahlschreiber zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Fig.2 ein Zeitdiagramm, das die bei einer ersten Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigt;

Fig.3 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Zeitdiagramms von F i g. 2;

Fig.4 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung einer Ladeamplitude auf einem Tintentröpfchen-,

Fig.5 ein Zeitdiagramm, das die bei einer anderen Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigt;

Fig.6A und 6B Zeitdiagramme, die die bei einer weiteren Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigen und

F i g. 7 bis 9 Wellenformdiagramme zur Erläuterung eines Verfahrens zur Abtastung der Ladeamplitude mittels Sägezahnsignalen.

Bei einem Tintenstrahlschreiber der mit bewegtem Schreibkopf arbeitenden Art gemäß F i g. 1 wird unter Druck stehende Tinte mittels einer Pumpe 1 einer Düse 2 zugeführt und den Schwingungen eines Ultraschallsenders 3 unterworfen, so daß Tintentröpfchen 4 einer Frequenz, die gleich der Anregungsfrequenz des UltraschaHsenders ist, aus der Düse 2 abgegeben werden. Die Anregung des Ultrascusllsenders 3 erfolgt durch einen Hauptoszillator 5. DL· Signale des Hauptoszillators 5 werden ferner einer Ladesteuerstufe 6 zugeführt, die einer Ladeelektrode 9 Ladefignale entsprechend den Eingangssignalen 8 zuführt, und zwar im Zusammenwirken mit einem Zeichenmustergenerator 7. Während die von den Ladesignalen aufgeladenen Tintentröpfchen 41 ein elektrisches Hochspannungsfeld durchqueren, welches von einem Paar mit Hochspannung beaufschlagter Ablenkplatten iO gebildet wird, werden sie entsprechend der auf den Tröpfchen sitzenden Ladeamplitude abgelenkt und auf ein Aufzeichnungspapier 11 gerichtet Die Tintentröpfchen 42, welche nicht zu einer Schreiboperation beitragen sollen, werden nicht aufgeladen und werden auf einen Auffangschirm 12 gerichtet.

Es ist zur Erzielung von stabilen Schreibbedingungen erforderlich, daß die Tröpfchenbildung phasensynchron mit der Zuführung der Ladesignale ist

Gemäß der Erfindung werden zusätzlich zu den dem Schreiben dienenden Schreibtröpfchen 41,42 Eichtröpfchen 43 vorgesehen, wozu die Ladesteuei stufe 6 Eichimpulse einer den Schreibimpulsen entgegengesetzten Polarität erzeugt. Die Eichimpulse »,verden der Ladeelektrode 9 zwecks Aufladung de¹· Eichtröpfchen 43 zugeführt. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, können sich die Eichtröpfchen 43 zwischen einander benachbarten Schreibtröpfchen 41, 42 oder zwischen einander benachbarten Gruppen von Schreibtröpfchen befinden. Die relativen Positionen der Eichtröpfchen 43 werden später im einzelnen zusammen mit den Eichimpulsen unter Bezugnahme auf F i g. 2 bis 9 beschrieben.

Da die Eichtröpfche,! 43, die mittels der Eichimpulse ;.ufgduden worden sind, Ladungen einer Polarität tragen, die der Ladung der von den Schreibimpulsen aufgeladenen Schieibtröpfchen 41 entgegengesetzt ist, erleiden sie auch eine entgegengesetzte Ablenkung, während sie durch das elektrische Hochspannungsfeld zwischen den Ablenkplatten 10 hindurchlaufen. Es ergibt sich demzufolge für die Eichtröpfchen 43 eine Flugbahn, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist. Eine Auffangelektrode 13, die aus einem Draht oder einem Streifen bestehen kann, ist an einer Stelle angeordnet, an der die Eichtröpfchen 43 ankommen. Ein Ladungsamplitudendetektor 14 dient dazu, die einzelnen Ladungsamplituden auf den Eichtröpfchen 43 abzutasten, und die Phasensynchronisierung zwischen den

Schreibimpulsen und der Tintentröpfchenbildung erfolgt in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Abtastung. Statt dessen kann auch eine Phasenerkennungselektrode (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um das Hindurchlaufen der Eichtröpfchen 43 mittels elektrostatischer Induktion abzutasten.

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

Fig.2 veranschaulicht die Signalformen der bei einem Beispiel verwendeten Ladesignale, wobei die Eichtröpfchen 43 zwischen aufeinanderfolgenden Gruppen von Schreibtröpfchen angeordnet sind.

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.

düä ZWci Spalten u€5tci~it. I⁷CiTiCr Werden ι4ΤϊμΪ0μ tröpfchen, die sich in diesem Abstand befinden, als Eichtröpfchen verwendet, wie schon kurz beschrieben wurde. In der Figur stellen Ai. Al, A4 und A 5 Schreibimpulse zum Schreiben der ersten, zweiten, dritten, vierten bzw. fünften Spalte der Matrix dar. B stellt die Eichimpulse dar, die aus 14 Impulsen bestehen,

Die einzelnen Schreibimpulse Ai bis A 5 bestehen aus sieben Impulsen, wie in Fig.3 dargestellt wird. In Fig. 2 entsprechen die kreisförmigen Markierungen den Tintentröpfchen, wobei die Horizontalachse die Zeit der Erzeugung der Tintentröpfchen und die Vertikalachse die Ladungsamplitude darstellen. Die Eichimpulse B sollen von kurzer Impulsdauer sein, die zur Erkennung geeignet ist, und von solcher Amplitude, daß die Eichtröpfchen, welche entsprechend der optimalen Phasenbeziehung aufgeladen sind, genau auf die Auffangelektrode 13 von F i g. 1 auftreffen. Fehler hinsichtlich der Aufladungsphase haben eine Reduzierung der Ladungsamplitude zur Folge und damit eine Reduzierung des Ausgangssignais des l.adeamplitudendetektors 14.

F i g. 4 veranschaulicht das Ausgangssignal des Detektors, welches in Abhängigkeit von der Zeitbeziehung zwischen den Eichtröpfchen und den Eichimpulsen B variiert. Die Eichimpulse B werden phasengesteuert in solcher Weise, daß das Ausgangssignal des Detektors seinen Maximalwert erhält. Durch geeignete Steuerung der Phase der Eichimpulse B in dieser Weise wird es möglich, die Schreibimpulse A in ihre optimale Phasenbeziehung zu bringen. Bezüglich F i g. 2 und 3 bedeutet dies, daß der Abstand A BL zwischen dem letzten impuls ^Axr Eichimpulse B und dem Mittelpunkt des ersten Impulses der Schreibimpulse A gleich sein muß dem Impulsabstand BL zwischen den Eichimpulsen B, um die obigen Forderungen zu erfüllen. Weil die Eichimpulse B und die Schreibimpulse beide von dem Hauptoszillator 5 gesteuert werden, sind in dem Ausführungsbeispiel die Abstände BL und AL von F i g. 3 notwendigerweise gleich zueinander.

F i g. 5 veranschaulicht eine Verbesserung, bei der die Eichtröpfchen und die Schreibtröpfchen abwechselnd erzeugt werden, um irgendeiner Unregelmäßigkeit der Tröpfchenbildungsphase während der Zeitspanne des Schreibens eines Zeichens Rechnung zu tragen.

In diesem Diagramm stellen Ci und C 2 die

Schreibimpulse zum Schreiben der ersten b/.w. der zweiten Spalte der Tröpfchenmatrix dar. Die Schreibimpulse C1 bis C5 werden so erzeugt, daß sie ein Zeichen in derselben Weise bilden, wie bei der Ausführungsform -, nach F i g. 2. In ähnlicher Weise werden daher die einzelnen Schreibimpulsfolgen durch sieben Phasen dargestellt, und die Impulsperiodendauer CL ist doppelt so lang wie die jeweilige Tröpfchenbildungsperiodendauer. Ferner haben die Eichimpulse D eine

,ο doppelt so große Periodendauer DL wie die Tröpfchenbildungsperiodendauer und eine fortschreitend variable Phase. In derselben Weise wie in Fig.2 werden die Eichimpulse D phasenmäßig so gesteuert, daß die Ladungsamplitude aufgrund der Eichimpulse D einen

r, maximalen Wert annimmt. Die Schreibimpulse Ci bis C5 werden in solcher Weise gesteuert, daß sie auf den Mittelpunkt der Niedrigwertzeitspanne der Eichimpulse D während der Nicht-Ladezeit zentriert werden.

F i g ftA iinH fiR «teilen eine weitere Ausführungsform

2(i dar, bei der die Eichtröpfchen und die Schreibtröpfchen abwechselnd erzeugt werden, die Schreibimpulse Eden Schreibimpulsen Centsprechen und die Eichimpulse F die Form eines Sägezahnsignals aufweisen.

Das Verfahren der Ladungsamplitudenerkennung bei

y, Verwendung von Sägezahnsignalen wird unter Bezugnahme auf F i g. 7 bis 9 veranschaulicht.

Wenn die Sägezahnsignale Hder Ladeelektrode 9 mit derselben Frequenz wie die Anregungssignale Cgemäß F i g. 7 zugeführt werden, werden die einzelnen Tinten-

Jd tröpfchen auf die Spannungen Vl, V 2, V3 aufgeladen entsprechend den einzelnen Tröpfchenbildungsphasen. Wenn die der Aufladung dienenden Sägezahnsignale H phasengesteuert werden in Reihenfolge H1 -» H 2-» H 3, werden die Ladungsamplituden auf den

ι--, Tintentröpfchen, welche am Punkt gdes Anregungssignales C erscheinen, nach Maßgabe der Phasenänderung des Sägeiiahnsignals H sich ändern. Dadurch, daß solche Änderungen der Ladungsamplituden durch Verwendung der Auffangelektrode 13 und des Ladungsampiitu- dendetektors 14 in entsprechende Spannungswerte umgesetzt werden, werden Signale / mit einer Sägezahn-Signalform erzeugt, wie es in F i g. 9 dargestellt ist. Man sieht, daß die Periode des Sägezahnsignals / bestimmt wird durch das Maß der Phasenänderungen

4s des der Aufladung dienenden Sägezahnsignals H. Demzufolge können durch Differenzierung des Sägezahnsignals /die Impulssignale /gemäß Fi g. 9 erhalten werden. Diese Impulssignale /treten auf, wenn sich die Tröpfchenbildung zeitlich in Obereinstimmung mit der

-,.i Rückflanke des aufladenden Sägezahnsignals H befindet.

In Fig.6A und 6B stellt E1 die Schreibimpulsfolge zum Schreiben der ersten Spalte der Tröpfchenmatrix dar, während F die Eichimpulse bezeichnet. Die Eichimpulse F sind in der erwähnten Weise phasengesteuert, und die Impulssignale / werden erzeugt, wenn die Tröpfchenbildung zeitlich genau mit der Rückflanke der Eichimpulse F zusammenfällt Die Phase der Schreibimpulse Ei bis £5 wird in solcher Weise

eo gesteuert, daß die Rückflanke der Eichimpulse F im Zentrum der Nichtladeperiode der Schreibimpulse E\ bis £5 positioniert wird, wie in Fig.6B gezeigt, wodurch die Ladeoperationen in die optimale Phasenbeziehung gebracht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Phasensynchronisation der Tröpfchenfolge eines Tintenstrahlschreibers, bei dem die Tröpfchen ein elektrostatisches Aufladefeld, das durch den Aufladeelektroden zugeführte Schreibimpulse gesteuert wird, und danach ein konstantes elektrostatisches Ablenkfeld durchlaufen und anschließend auf die Schreibfläche auftreffen und bei dem in Pausenintervallen, in denen kein Schreibimpuls auftritt, den Aufladeelektroden Eichimpulse mit konstanter Amplitude und einer den Schreibimpulsen entgegengesetzten Polarität zugeführt werden zwecks Bildung von Eichtröpfchen, die zur Bestimmung ihrer elektrischen Ladung einer Ladungsmeßelektrode zugeführt werden, die an einen Ladungsdetektor angeschlossen ist, der ein der Ladung der Eichtröpfchen entsprechendes Detektorsignal erzeugt, wobei die Impulsdauer der Eichimpuk: und ihre Phasenlage relativ zu den Schreibiräpulsen konstant sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Eichimpulse (B; D) eine wesentlich kürzere Impulsdauer als für die Schreibimpulse (A,, A₂...; C₁, C₂...) verwendet wird und daß die Phase der Eichimpulse (B; D) relativ zu der Phase der die Tröpfchenbildung verursachenden Schwingungssignale unter fortschreitender Phasenvariation so gesteuert wird, daß die Amplitude des am Ausgang des Ladungsdetektors (14) erhaltenen Detektorsignrls maximal wird, so daß dadurch die Schreibimpr.ke (A₁, A₂ ...; Q, C₂ ...) auf der gewünschten Phase gehalten werden.

2. Verfahren zur Phasensynchronisation der Tröpfchenfolge eines TVntenstrahlschreibers, bei dem die Tröpfchen ein elektrostatisches Aufladefeld, das durch den Aufladeelektroden zugeführte Schreibimpulse gesteuert wird, und danach ein konstantes elektrostatisches Ablenkfeld durchlaufen und anschließend auf die Schreibfläche auftreffen, und bei dem in Pausenintervallen, in denen (fin Schreibimpuls auftritt, den Aufladeelektroden Eichimpulse mit konstanter Amplitude und einer den Schreibimpulsen entgegengesetzten Polarität zugeführt werden zwecks Bildung von Eichtröpfchen, die zur Bestimmung ihrer elektrischen Ladung einer Ladungsmeßelektrode zugeführt werden, die an einen Ladungsdetektor angeschlossen ist, der ein der Ladung der Eichtröpfchen entsprechende: Detektorsignal erzeugt, wobei die Impulsdauer der Eichimpulse konstant ist und in fester Phasenlage relativ zu den Schreibimpulsen steht und wobei sägezahnförmig ausgebildete Eichimpulse verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der phasengemäß relativ zu den Schreibimpulsen (E,) festliegenden Eichimpulsdauer die Phase der Sägezahnstruktur kontinuierlich verschoben wird (F i g. 6A, 6B), daß das dadurch erhaltene sägezahnförmige Detektorsignal (I) differenziert wird und daß die Phase der Eichimpulse (F) und damit der Schreibimpulse (E,) relativ zu der Phase der die Tröpfchenbildung verursachenden Schwingungssignale so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Phasendifferenz der Schreib- und Eichimpulse (F bzw. Ei) relativ zu dem differenzierten Signal (J) erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichimpulse (B; D; F) und die Schreibimpulse (A\, A₂, ...; C,, abwechselnd aufeinanderfolgen.

C₂, ...; E₁)