DE2402216C3 - Verfahren zur Phasensynchronisation der Tröpchenfolge eines Tintenstrahlschreibers - Google Patents

Description

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

Bei einem Tintenstrahlschreiber wird ein aus einer Düse abgegebener Tintenstrahl unter Zuhilfeuahme eines Uitraschallschwingungen ausführenden Wandlers in Tröpfchen aufgebrochen. Die Frequenz der dem Tintenstrahl über die Düse zugeführten Ultraschallschwingung ist im wesentlichen gleich der Tröpfchenabtrennfrequenz. Allerdings ändert sich die Tröpfchenabtrennphase unregelmäßig. Diese Unregelmäßigkeit beruht auf Ursachen, wie Blockierung der Düse durch Fremdsubstanzeu, 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 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 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 Tröpfchenabtrennungsitnpulse eingeengt. 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 Tintentröpfchenschreiber 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 Impulsamplituden der Videoimpulse liegt, e/ngefügt. Tintentröpfchen, die mit einer Ladung entsprechend der Impulsamplitude der Testimpulse aufgeladen werden, erfahren im elektrostatischen Ablenkfeld eine derartige Ablenkung, daß sie auf Testclektroden 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 aufgeladen werden, die einer Impulsamplitude zwischen dem jeweiligen Videoimpuls und dem Teslifnpüls liegt. gelangen weder auf die Testelektroden 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 Tinienirnpfchenschreiber, 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 treppenförmigen 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 Eichvorgangs erzeugten Tröpfchen mittels sägezahnförmiger Eichimpulse gleiche Ladungen zugeführt, wobei die Polarität der Ladeimpulse derjenigen der treppenförmigen Ladespannungssignale 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 Bezugsspaiinung zugeführt wird. Der Differenzverstärker ist Teil eines Phasendetektors, der zwei Ausgänge aufweist, die mit einem Zählspeicher verbunden sind. Wenn die von der Meßelektrode abgegebene Spannung über dem Bezugsspannungswert liegt, wird d*:s dem Zählspeicher über den einen Ausgang des Phasendetektofs angezeigt. Wenn die von der Meßelektrode abgegebene Spannung dagegen unter dem Bezugsspannungswert 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 MeDelektrode über oder unter dem Bezugsspannungswert lag, um einen Schritt aufwärts oder abwärts zählt. Der Speicherzähler verändert seinen Zählstand nur während des Eichvorgangs zwischen dem Beschriften zweier Karten. Eine Zustandsänderung des Speicherzählers bewirkt eine Änderung eines Phasenschiebers. Bei jedem Eichvorgang zwischen dem Beschreiben zweier aufeinanderfolgender Karten ist immer nur ein Phasenkorrekturschritt möglich. Verwendet man eine größere Anzrhl kleiner Phasenkorrekturschritte, um eine Phasenfeinkorrektur 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 Phasenkorrektur zuvpät.

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

Lösungen dieser Aufgabe geben die Patentansprüche I und 2 rn. 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 tritt dadurch nicht auf. Einen besonders raschen und kontinuierlich durchgeführten Synchronisationsvorgang erhält man, wenn man gemäß Patentanspruch 3 die Eichtröpfchen und Schreibtröpfchen abwechselnd aufeinander folgen läßt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

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

F i g. 2 ein Zeitdiagramm, das die bei einer ersten Ausführungsiorm 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;

F i g. 5 ein Zeitdiagramm, das die bei einer anderen Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigt;
F i g. 6A und 6B Zeitdiagramme, die die bei einer

in weiteren Ausführungsform verwendeten Ladesignale zeigen und

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

Γ, Bei einem Tintenstrahlschreiber der mit bewegtem Schreibkopf arbeitenden Art gemäß Fig. 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 Anregu"?sfrequenz des Ultraschallsenders ist, aus der Dust· 2 abgegeben werden. Die Anregung des Ultraschallsenaers 3 erfolgt durch einen Hauptoszillator 5. Die Signale des Hauptoszillators 5 werden ferner einer Ladesteuemufe 6 zugeführt, die einer Ladeelektrode 9 Ladesignale entsprechend den Eingangssignalen 8 zuführt, und zwar im Zusammenwirken mit einem Zeichenmustergenerator 7. Während die von den Ladesignalen aufgeladenen Tintentröpfchen 41 ein elektrisches Hochspannungsfeld

ίο durchqueren, welches von einem Paar mit Hochspannung beaufschlagter Ablenkplatten 10 gebildet wird, werden sie entsprechend der auf den Tröpfchen sitzenden Ladeamplitude abgelenkt und auf ein Aufzeichnungspapier 11 gerichtet Die Tintentröpfchen

ii 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

w mit der Zuführung der Ladesignale ist.

Gemäß der Erfindung werden zusätzlich zu den dem Schreiben dienenden Schreibtröpfchen 41,42 Eichtröpfchen 43 vorgesehen, wozu die Ladesteuerstufe 6 Eichimpulse einer den Schreibimpulsen entgegengesetzten Polarität erzeugt. Die Eichimpulsj werden der Ladeelektrode 9 zwecks Aufladung der 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 oie Eichtröpfchen 43, die mittels der Eichimpulse aufgeladen worden sind, Ladungen einer Polarität tragen, die der Ladung der von den Schreibimpulsen aufgeladenen Schreibtröpfchen 41 entgegengesetzt ist, erleiden sie auch eine entgegengesetzte Ablenkung, während sie durch -'as elektrische Hochspannungsfeld zwischen den Ablenkplatten 10 hindurchlaufen. Es ergibt sich demzufolge für die Eichtröpfchen 43 eine Flugbahn, wie sie in Fig. 1 dargestell'. ist. Eine Auffangelektrode 13, die aus einem Draht oder einem Streifen bestehen kann, ist an einer Stelle angeordnet,

hi an der die Eichtröpfchr.n 43 ankommen. Ein Ladungsamplitudendetektor 14 dient dazu, die einzelnen Ladungsamplituden auf den Eichtröpfchen 43 abzutasten, und die Phasensvnchronisierune 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 Aiisführungsbeispicle eingegangen, bei denen das erfindungsgemäße Phasen synchronisationsverfahren angewendet wird.

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

Bei den dargestellten Aiisführungsbeispielen 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. am /wei Spalier! besieht. Ferner werden i4TiniiMitröpfchen. die sich in diesem Abstand befinden, als Fiichtröpfchen verwendet, wie schon kurz beschrieben wurde. In der Figur stellen Al, A2, A 4 und A 5 Schreibimpulse zum Schreiben der ersten, zweiten, drillen, vierten bzw. fünften Spalte der Matrix dar. B stellt die Eichimpulse dar. die aus 14 Impulsen bestehen.

Die einzelnen Schreibimpulse A \ 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. I auftreffen. Fehler hinsichtlich der Aufladungsphase haben eine Reduzierung der Ladungsamplitude zur Folge und damit eine Reduzierung des Ausgangssignals des Ladeamplitudendetektors 14.

Fig. 4 veranschaulicht das Ausgangssignal des Detektor«; wplrhp«; in Ahhancriulipit vnn dfr 7pithp7tehung zwischen den Eichtröpfchen und den Eichimpulsen ßvariiert. Die Eichimpulse ßwerden 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 ABL zwischen dem letzten Impuls der Eichimpulse Sund dem Mittelpunkt des ersten Impulses der Schreibimpulse A gleich sein muß dem Impulsabstand ÖL 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 Tröpfchenbiidungsphase während der Zeitspanne des Schreibens eines Zeichens Rechnung zu tragen.

In diesem Diagramm stellen Cl und C2 die Schreibimpulse zum Schreiben der ersten bzw. der zweiten Spalte der Tröpfclienmatrix dar. Die .Schreibimpulse C 1 bis C5 werden so erzeugt, daß sie ein Zeichen in derselben Weise bilden, wie bei der Ausfiihrungsform nach Fig. 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 doppelt so große Periodendauer DL wie die Tröpfchenbildungsperiodendauer und eine fortschreitend variable Phase. In derselben Weise wie in F i g. 2 werden die Eichimpulse D phasenmäßig so gesteuert, daß die Ladungsamplitude aufgrund der Eichimpulse D einen maximalen Wert annimmt. Die Schreibimpulse (I bis C5 werden in solcher Weise gesteuert, daß sie auf den Mittelpunkt der Niedrigwertzeitspanne der Eichimpulse I) während der Nicht-Ladezeit zentriert werden.

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

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

Wenn die Sägezahnsignale //der Ladeelektrode 9 mit derseH ,^n Frequenz wie die Anregungssignale G gemäß F i g. 7 zugeführt werden, werden die einzelnen Tintentröpfchen auf die Spannungen Vl. V 2. V3 aufgeladen entsprechend den einzelnen Tröpfchenbildungsphasen. Wenn die der Aufladung dienenden Sägezahnsignale H phasengesteuert werden in Reihenfolge HI — //2-> H3. werden die Ladungsamplituden auf den Tintentröpfchen, welche am Punkt ^? 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 Ladungsamplitudendetektors 14 in entsprechende Spannungswerte umgesetzt werden, werden Signale / mit einer Säeezahn-Sienalform erzeugt, wie es in F ie. 9 dargestellt ist. Man sieht, daß die Periode des Sägezahnsignals /bestimmt wird durch das Maß der Phasenänderungen des der Aufladung dienenden Sägezahnsignals H. Demzufolge können durch Differenzierung des Sägezahnsignals /die Impulssignale /gemäß Fig. 9 erhalten werden. Diese Impulssignale J treten auf. wenn sich die Tröpfchenbildung zeitlich in Übereinstimmung mit der Rückflanke des aufladenden Sägezahnsignals H befindet.

In F i g. 6A und 6B stellt EX die Schreibiinpulsfoige 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 Rückfianke der Eichimpulse F zusammenfällt. Die Phase der Schreibimpulse EX bis E 5 wird in solcher Weise gesteuert, daß die Rückflanke der Eichimpulse F im Zentrum der Nichtladeperiode der Schreibimpulse E\ bis E5 positioniert wird, wie in Fig.6B gezeigt, wodurch die Ladeoperationen in die optimale Phasenbeziehung gebracht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Phasensynchronisation der Tröpfchenfolge eines Tintenstrahischreibers, 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 Eichimpulse und ihre Phasenlage relativ zu den Schreibimpulsen konstant sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Eichimpulse (B; D) eine wesentlich kürzere Impulsdauer als für die Schreibimpulse(A\, Αϊ...; Q. C^...) 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, dcß die Amplitude des am Ausgang des Ladungsdetektors (14) erhaltenen Detektorsignals maximal wird, so daß dadurch die Schreibimpulse (A\, Ai ...; Ci, Ci ...) auf der gewünschten Phase gehalten wc: Jen.

2. Verfahren zur Phjsensynchronisation der Tröpfchenfolge eines Tintenstr nlschreibers. 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 Eichimpulse konstant ist und in fester Phasenlage relativ zu den Sciireibimpulsen steht und wobei sägezahnförmig ausgebildete Eichimpulsc 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)₁ daß das dadurch erhaltene sägczahnförmige Detektorsignal (I) differenziert wird und daß die Phase der Eichimpulse (F) und damit der Schrcibimpülsc (E\) relaiiv zu der Phase der die Tröpfchenbildung verursachenden .Schwingungssignale so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Phasendifferenz der Schreib- und Eichimpulse (F' bzw. f|) relativ zu dem differenzierten Signal (J) erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichimpulsc (B; D; l·') und die Schreibimpulse (At, A>. ...; O. G,
abwechselnd aufeinanderfolgen.