DE2402541B2 - Steuersystem für einen Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art eines Steuersystems für einen Tintenstrahldrucker aus.

Eies der anscWaglpsen Druckverfahren stellt das Tintenstrahldruckverfahren dar, bei dem ein gegen den Aufzeichnungsträger gerichteter Strahl von FHjssigkettstropfen moduliert wird. Es sind verschiedene Arten

von Hntenstrabldrucksystemen bekannt. Eines dieser Systeme verwendet eine Düse, der Tinte unter Druck zugeführt wird. Nach dem Verlassen der Düse löst sich der Tintenstrahl infolge von Oberflächenspannungskräften auf und zerfällt in einzelne Tropfen. Dieses

to Auflösen wird durch Vibration der Flüssigkeit synchronisiert, wodurch sich eine einheitliche Tropfengröße und ein gleicher Tropfenabstand ergeben. Die Geschwindigkeit der Tropfenbfldung ist mit einer Ladevorrichtung synchronisiert, die jeden* Tropfen bei seiner Bildung

is eine elektrostatische Ladung verleiht, wobei die Größe dieser Ladung proportional einer Eingangssignalspannung ist Diese Tintentropfen passieren dann mit ihren Ladungen ein konstantes elektrisches Feld, das durch ein Paar Ablenkelektroden durch eine relativ hohe Potentialdifferenz erzeugt wird. Dieses elektrische Feld lenkt die Tintentropfen in Abhängigkeit von ihrer Ladung ab, wonach die einzelnen Tintentropfen nacheinander auf den Aufzeichnungsträger auftreffen oder in eine Tintenauffangblende gelangen, um von dort in das Tintenreservoir zurückgeführt zu werden.

Obwohl mit diesem Grundprinzip leserliche Druckergebnisse erzielt werden, üben aerodynamische und elektrostatische Wechselwirkung schädliche Einwirkungen auf die Tropfen aus, die ihre Flugbahn verändern, wodurch sich eine Minderung der Druckqualität ergibt Die aerodynamische Einwirkung erfolgt durch den aerodynamischen Sog, den jeder Tropfen beim Passieren der vor dem Aufzeichnungsträger befindlichen Luftschicht erzeugt Wegen des geringen Abstandes der einzelnen Tropfen verändert dieser Sog die Flugbahn des Tropfens. Diese Flugbahnveränderung erfolgt, da der Sog eines Tropfens den Luftwiderstand des folgenden Tropfens vermindert, wodurch dieser Folgetropfen eine geringere Zeit innerhalb des elektrischen Feldes verbleibt als der den Sog veraschende Tropfen, wodurch der Folgetropfen weniger als eigentlich erforderlich abgelenkt wird.

Um das aerodynamische Einwirkungsproblem zu mildern, wurden laminare Luftströme rechtwinklig zur Bewegungsbahn des Tintenstrahls vorgesehen, um den zuvor beschriebenen Effekt zu schmälern. Jedoch wird dadurch der technische Aufwand des Drucksystems wesentlich erhöht Außerdem macht eine zusätzliche Kraft, die auf die Tintentropfen durch die laminare

so Luftströmung einwirkt, die dann kompensiert werden muß, diesen Versuch zur Milderung der aerodynamischen Einwirkung technisch kompliziert und somit stfiranfällig.
Die elektrostatische Einwirkung, bei der zwei aufeinanderfolgende Tröpfen sich abstoßen oder anziehen in Abhängigkeit von ihrer Ladung, beeinflußt ebenfalls in negativer Weise die Druckqualität Dies ist möglich infolge des geringen Abstandes der einzelnen Tropfen.

· Durch die DEOS 21 22 761 ist es bekannt, bei Tintenstrahldruckern Mittel zum Herabsetzen des elektrostatischen Einflusses aufeinanderfolgender Tintentropfen vorzusehen. Ein anderer Versuch, diese elektrostatische Einwirkung zu mildern, besteht darin, die die Tropfenladung tragenden Signale mit ein oder mehreren ungeladenen Tropfen zu puffern. Beispielsweise trägt jeder dritte Tropfen eine Signalladung und die beiden dazwischenliegenden Tropfen bleiben

ungeladen und werden gegen die TintenauffsngWende gerichtet, Wiiwend die Tröpfenregistrierung dwrch diese Technik etwas verbessert wird, vermindert diese Technik die Tropfengeschwmdigkeit und somit die Druckgescbwindigkeit Parüber hinaus wird durch diese Technik die aerodynamische Einwirkung nicht beseitigt,

Es ist die Aufgabe der im Anspruch t angegebenen Erfindung, sowohl die elektrostatische als auch die aerodynamische Einwirkung auf die Tintentropfen eines Tintenstrahldruckers zu reduzieren, ohne die Tropfengeschwindigkeit und Druckgeschwindigkeit herabzusetzen und ohne dem Erfordernis von zusätzlichen Luftströmen.

In der nicht vorveröffentlichten DE-AS 23 66 097 wird vorgeschlagen, die Tröpfchenablenkung¹ für jede senkrechte Spalte der Zeichenmatrix in nichtsequentieller Folge durchzufuhren.

Durch, das »IBM Technical Disclosure Bulletin« VoL 11, No. 10, März 1969, Seiten 1292, 1293 ist die Schrägstellung der Ablenkplatten zwar bekannt, jedoch nicht zu dem Zweck, Verzerrungen zu beseitigen, wie sie durch die nichtsequentielle Ablenkung der Tropfen auftreten.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Uateransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 ein Schema eines die Erfindung verwendeten Tintenstrahldruckers,

Fig.2 das Ergebnis eines nichtsequentiellen Drukkens vor der Korrektur,

Fig.3 ein Schema der Korrektur geringer Abweichungen, die sich bei einem nichtsequentiellen Druck ergeben,

Fig.4 ein Beispiel für den Aufbau eines analogen, nichtsequentiellen Drucksignals,

Fig.5 ein Schema eines die Erfindung enthaltenden Tintenstrahldruckers,

F i g. 6 ein Blockdiagramm des Ladespannungserzeugers mit der Korrektur entsprechend der Erfindung,

Fig.7 ein Diagramm zur Veranschaulichung möglicher Tropfenanordnungen entsprechend einer Matrix,

Fig.8 Matrixpositionen gegenübergestellt Fehlerspannungen für die Einleitung der Fehlerkorrektur,

Fig.9 Matrixpositionen gegenübergestellt Fehlerspannungen für die Korrektur der Flugfehler,

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles einer Steuerschaltung, die Digitaltechnik verwendet,

Fig. 11 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispieles einer Steuerschaltung, die Analogtechnik verwendet, und

Fig. 12 ein Blockdiagramm eines dritten AusfOhrungsbeispieles einer Steuerschaltung, die ebenfalls eine Analogtechnik verwendet

In Fig. 1 ist das Schema eines Tintenstrahldruckers gezeigt, in dem die Erfindung zur Verbesserung der Druckqualität verwendbar ist Die Düse 12, die eine öffnung von geringem Durchmesser aufweist, wird mit unter Druck stehender Tinte gespeist Ober die mit dem Tintenreservoir (nicht gezeigt) verbundene Zuführungsleitung 14. Vor der Düse 12 ist die Ladeelektrode 16 angeordnet, so daß der von der Düse 12 ausgestoßene Tintenstrahl 18 das durch die Ladeelektrode 16 aufgebaute Feld passieren kann. Die Ladeelektrode 16 befindet sich an dem Punkt, an dem der Tintenstrahl 81 beginnt sich in einzelne Tropfen 19 aufzulösen. Ein Paar AblenkelektTPden 120 sind beiderseits der Tintenstrahl· achse 21 angeordnet, so daß die TjntentrQj?fen 13 nech dem Passieren der Ladeelektrode 16, das purch die Ablenkplatten 20 aufgebaute elektrische Feld passieren

müssen. Die rmtenftuffangblende 22 ist so angeordnet, daß Tintentropfen, die eine bestimmte Ladung (oder gar keine Ladung) aufweisen, in die Tintenauffangbtende gelangen, nachdem sie das von den Ablenkplatten 20 aufgebaute elektrische Feld passiert haben. Jene

to Tintentropfen 19, die so aufgeladen sind, um nicht in die Tintenauffangblende zu geraten, treffen auf dem Aufzeichnungsträger 24 auf. Auf der Düse 12 ist der Wandler 26 montiert, um die Düse 12 mit einer hohen Frequenz in Vibration zu versetzen. Diese Vibration, der Düse 12 ruft die Unterteilung des Tintenstrahles 18 in eine Serie von einzelnen Tropfen 19 hervor, die gleiche Größe und gleichen Abstand voneinander aufweisen. Die Ladeelektrode 16 lädt jeden Tropfen nach seinem Abreißen vom Tintenstrahl 18 entsprechend einem Signal, das. von der Videosignaleingangsschaltung 29 kommt, auf. Die letztere Schaltung is'i/ait dem Wandler 26 mittels der Synchronisiarvomchüing "JO synchronisiert
Ober die Tintenzuführleitung 14 wird der Düse 12 Tinte oder eine andere geeignete Flüssigkeit von dem Reservoir zugeführt Die Tinte verläßt die Düse 12 durch eine kleine Öffnung in Form eines Strahles 18, der entlang seiner Achse 21 sich erstreckt und durch bestimmte Kräfte, beispielsweise Oberflächenspannungen, an einem bestimmten Punkt von· der Düse 12 entfernt beginnt sich in einzelne Tropfen 18 zu unterteilen. Die hohe Vibrationsfrequenz des Wandlers 26, welcher der Tinte mechanische Energie zuführt, ruft ein Unterteilen des Tintenstrahles in einzelne Tropfen gleicher Größe und von gleichem gegenseitigen Abstand hervor. Dieses Unterteilen erfolgt im Gebiet der Ladeelektrode 16, die an die Videosignaleingangsschaltung 28 angeschlossen ist, die wiederum mit dem Wandler 26 synchronisiert ist, um die einzelnen Tropfen 18 richtig aufzuladen. Die Videosignaleingangsschaltung 28 beaufschlagt die einzelnen Tintentropfen 18 mit einer elektrostatischen Ladung in Obereinstimmung mit einem Eingangssignal Um so größer die Amplitude der Spannung an der Ladeelektrode 16 ist, desto größer ist die auf die Tintentropfen 18 übertragene Ladung. Sobald die Tintentropfen 18 durch die Ladeelektrode 16 aufgeladen wurden, durchqueren sie ein konstantes elektrisches Feld, das durch die Hochspannung an den Ablenkplatten 20 erzeugt wird. Das Vorhandensein

so einer elektrostatischen Ladung auf den Tintentropfen 18 verursacht eine Ablenkung der letzteren proportional zu ihrer individuellen Ladung beim Passieren des konstanten elektrischen Feldes. Gewisse Tropfen, die auf der Aufzeichnungsträger 24 nicht auftreffen sollen, erhalten in Abhängigkeit von dem System eine vorher bestimmte Ladung Oder gar keine Ladung, wodurch diese besonderen Tintentropfen so abgelenkt werden, daß sie in die Tintenauffangblende 22 gelangen, von wo aus sie zurück zum Tintenreservoir geführt werden. Die anderen Tropfen, die für eine Rückkehr in das Reservoir nicht programmiert wurden, bewegen sich auf ihrer Bahn weiter, um auf den Aufzeichnungsträger 24 aufzutreffen und so ein Zeichensymbol oder jegliche andere Grafik zu erzeugen.

In F i g. 2 ist das Dirckergebnis eines nichtsequentiellen Druckes veranschaulicht In diesem besonderen Beispiel bildet jeder dritte Tropfen die vertikale Linie, wobei die beiden dazwischenliegenden Tropfen eben-

falls for den Druck zur Verfugung stehen, jedoch für andere vertikale Linien. Der Ausdruck vertikale Linie wird hier verwendet, da das Nichtausgerichtetsein, das von einem nichtsequentiellen Druck resultiert, korrigierbar ist, wie weiter unten genauer beschrieben ist

Aus F i g. 2 geht hervor, daß der Ausdruck nichtsequentiell sich bezieht auf den endgültigen Ort der Tropfen auf dem Aufzeichnungsträger. Sowohl bei einem sequentiellen als auch bei einem nichtsequentiellen Druck treffen die Tropfen auf den Aufzeichnungsträger in der gleichen Folge, in der sie von der Düse ausgestoßen werden; jedoch bei einem nichtsequentiellen Druck ist ihre Lage innerhalb der Druckmatrix immer mindestens um einen Tropfendurchmesser voneinander entfernt Eine Zunahme des Flugbahnabstandes durch ein nichtsequentielles Drucken vermindert sowohl die elektrostatische Einwirkung als auch die aerodynamische Einwirkung auf die Tropfen und ergibt eine genaue Tropfenlage ohne irgendeine Minderung der effektiven Tropfengeschwindigkeit Die verschobene Reihenfolge, mit welcher die Tintentropfen gedruckt werden, ist frei wählbar. Aus F i g. 2 geht hervor, daß je größer der Abstand der Flugbahn aufeinanderfolgender Tropfen ist desto größer wird die Abweichung von der Vertikalen oder die Schräglage der gedruckten Matrixspalte. Jedoch ist die genannte Abweichung kein kritischer Faktor, da er leicht auf verschiedene Weise korrigierbar ist

Gemäß F i g. 3 ist die genannte Abweichung korrigierbar durch einfaches Kippen der Ablenkplatten 20 gegenüber der Druckzeile bzw. Matrixzeile um einen für eine Rückkehr der gedruckten Tropfen in die vertikale ausreichenden Winkel.

Ein nichtsequentielles Drucken ist ausführbar durch Änderung der Videosignaleingangsschaltung 28. Bei einem sequentiellen Druck erzeugt die Videosignaleingangsschaltung 28 ein stufenförmiges Signal, indem die höheren Spannungspegel den Tintentropfen eine größere Ladung verleihen, wodurch die letzteren vor ihrem Auftreffen auf den Aufzeichnungsträger stärker abgelenkt werden. Das Ausgangssignal der Videosignaleingangsschaltung 28 wird durch Tore so beeinflußt, daß bei ihrem Nullpegel die Tintentropfen keine Ladung erhalten und in die Tintenauffangblende 22 gelangen. Durch Ein- und Ausschalten der Videosignaleingangsschaltung 28 sind die Daten auf dem Aufzeichnungsträger 24 druckbar. Eine ähnliche Torschaltungstechnik ist verwendbar bei einem nichtsequentiellen Druck, wobei ein nichtsequentielles Ausgangssignal erzeugt wird (Fig. 4) und durch einen nicht gezeigten Zeichengenerator derart beeinflußt wird, daß ein Druck auf dem Aufzeichnungsträger 24 erfolgt In Fig.4 ist veranschaulicht, wie ein torgesteuerter Digital-Analog-Konverter 36 verwendet werden kann, um für die Ladeelektrode 16 das geeignete Signal zu erzeugen. Die binären Eingänge 38, 40, 42 und 44 sind mit Digitalgeneratoren verbunden, die Digitalimpulse so erzeugen, daß ihre binäre Summe das gewünschte nichtsequentielle Ausgangssignal verkörpert Die Anzahl von binären Eingängen hängt ab von der Größe der zu druckenden Matrix. Mit anderen Worten: wenn die Ausgangsimpulsform eine Amplitude von 15 Einheiten oder mehr erfordert, sind zusätzliche binäre Eingänge erforderlich. Wenn der Digital-Analog-Konverter 36 kontinuierlich ein Ausgangssignal erzeugt, wird eine vollständige Punktmatrix gedruckt Durch Austasten des Digital-Analog-Konverters 36 mittels des Toreinganges 46 wird die Ausgangsimpulsform wahlweise ein- und ausgeschaltet, entsprechend der zu druckenden Daten. Wenn der Toreingang 46 mit einem nicht gezeigten Zeichengenerator verbunden ist, erzeugt der letztere ein nichtsequentielles Torsignal, das mit der dem Digital-Analog-Konverter 36 zugeführten binaren Impulsform synchronisiert ist Werden andere Arten von Eingangssignalen verwendet, die nicht vorprogrammiert sind, sind dieselben zunächst mit einem nicht gezeigten übersetzer zu verbinden, der das geeignete,

ίο nichtsequentielle Torsignal dem Toreingang 46 liefert Die verschiedenen Arten von logischen Schaltungen, die erforderlich sind für die Erzeugung eines nichtsequentiellen, ausgetasteten Ausgangssignals aus einer Videosignaleingangsschaltung 28 sind allgemein bekannt und deshalb nicht weiter beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Tintenstrahldrukker mit einer Mehrzahl von Düsen ist in F i g. 5 dargestellt

Der Druckerzeuger 10 führt mehreren Düsen 12

Tinte unter hohem Druck zu, so daß aus jeder Düse ein Tintenstrahl ausgestoßen wird für den gesteuerten Druck von Zeichen in zwei benachbarten Druckposition einer Druckzeile. Der elektromechanische Wandler 26 ist zum Zwecke seiner Erregung mit der Signalquelle 15 verbunden, um die Tintenstrahlen im Synchronismus der auferlegten Vibration in einzelne gleich voneinander beabsümdete Tintentropfen 18 zu unterteilen. Die Ladeelektrode 16 dient zum Aufladen der einzelnen Tintentropfen. Wenn das Abreißen des Tintenstrahles in einzelne Tropfen erfolgt, wird die Ladung aufgebracht so daß der Tropfen in einem folgenden elektrostatischen Feld beeinflußbar ist Das Aufladen eines jeden Tropfens erfolgt durch die augenblickliche Größe der Spannung, die durch die Steuerschaltung 14 im Augenblick der Tropfenbildung erzeugt wird. Nachdem Laden wird der Tropfen durch ein konstantes elektrostatisches Feld abgelenkt das durch die mit der Hochspannungsquelie 23 verbundenen Ablenkplatten 20 erzeugt wird. Die Größe der Ablenkung ist proportional zur Größe der durch die Ladeelektrode den Tropfen verliehenen Ladung, so daß hierdurch das Auftreffen eines Tropfens auf einen bestimmten Ort des Aufzeichnungsträgers 24 steuerbar ist Das elektrostatische Feld steuert die Tropfen in einer Dimension, um Zeichenteile zu bilden, wohingegen rechtwinklig zu dieser Dimension der Vorschub des Aufzeichnungsträgers 24 erfolgt so daß durch wiederholte Ablenkvorgänge in der einen Dimension ein gesamtes Zeichen druckbar ist Beim Druck erhalten viele Gebiete keine

so Tropfen dadurch, daß die unerwünschten Tintentropfen durch eine geeignete Ladung so abgelenkt werder daß sie in die Tintenauffangblende 22 gelangen, von wo aus sie dem Druckerzeuger 10 wieder zugeführt werden.

Somit ist ohne Korrektur die Spannung V_a die der

Ladeelektrode zugeführt wird, verantwortlich für die Position, in die der Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger abgelenkt wird Jedoch wird gemäß der Erfindung die Spannung V_n zuvor berechnet und vor ihrer Zuführung zur Ladeelektrode entsprechend der

Ladung der benachbarten Tropfen abgewandelt

Eine allgemeine Formel für die Tropfenablenkungskorrektur kann folgendermaßen angegeben werden:

erforderliche Spannung, um einen Tropfen in die Position Xabzulenken,

Cn -

Nennspannung, um einen Tropfen in die Position X abzulenken, bei keiner Ablenkung

weiterer Tropfen, 0,1, für die Darstellung des logischen Zustandes der Ablenkungen benachbarter Tropfen, der A/-te Korrekturausdruck für den Tropfen N.

In der einfachsten Ausfahrung können Signale, die proportional zu V_n sind, und feste Werte zu V_n addiert bzw. von diesem Wert subtrahiert werden, um die Ladespannung zu erzielen. Diese Technik ergibt ein korrigiertes Signal V_cderForm:

r_r - κ,,+ίΟΜ-, ν,+Β.ο+(C₂)M-, K.+S-j)

4., Κ, + β-j)+ ■ · +(C₊₁)M₊₁ y„ +B₊₁)+ (C₊₁)(A₊₇ K + B_+i).

(2)

Hierin bedeuten C₁ = 0,1 Digitalwertbit X, A_x = die proportionale Korrektur, B_x = die feste Korrektur.

FOr die Entwicklung einer bestimmten Korrektur ist zunächst die sequentielle Matrixabfühlungsreihenfolge zu definieren, wodurch Für jede Taktperiode die Position identifiziert wird, in die ein Tropfen abzulenken ist Die Tabelle 1 gibt die Reihenfolge der Positionsnummer (in ansteigender Reihenfolge aus dem Reservoir) und die Nennladeelektrodenspannung für eine besondere Matrixabfühlungsreihenfolge an, die für ein bestimmtes Beispiel gewählt ist

Tabelle I

15

20

25

Taktperiode Matrixposition Nennladespannungen

1 16

9 24

2 17 10 25

3 18 11 26

4 19 12 27

20 13 28

6 21 14 29

22 15 30

8 23

42 132

90 180

48 138

96 186

54 144 102 192

60 150 108 198

66 156 114 204

72 162 120 210

78 168 126 216

84 174

30

35

40

45

50

55

60

In Fig.7 sind die Tropfenpositionen auf dem Aufzeichnungsträge von sequentiellen Tropfen entsprechend der Matrixabfühhmgsreihenfolge der Tabelle 1 gezeigt In dieser Matrixabfühlreihenfolge werden die sequentiell von der Düse 12 ausgestoßen Tintentropfen niemals einander benachbart gedruckt (siehe Fig.4). Dadurch wird der Fhigbahnabstand zwischen aufeinanderfolgenden Tintentropfen maximiert, wobei die Tropfenwechselwirkungen herabgesetzt werden. Die gesamte Druckkapazität eines Kopfes beträgt in der gezeigten besonderen Ausführungsform zwei Zeichenpositionen oder 30 Matrixposition (F i g. 5). Die geringe Abweichung in dem Druckbild, die sich aus einem nichtsequentiellen Druck ergibt, ist durch Kippen der Ablenkplatten 20 um einen ausreichenden Winkel et bezogen auf die Druckzeile korrigierbar.

In Verbindung mit dem Datenstrom definiert die Tabelle 1 die Ladeelektrodenspannung für jede Periode für den Fall, daß ein isolierter Tropfen abgelenkt wird. Wenn der Datenstrom gleich »0« für die betrachtete Periode ist, beträgt die Ladeelektrodenspannung 0 Volt Wenn der Datenstrom eine »1« für die betrachtete Periode darstellt, nimmt die Ladeelektrodenspannung die Spannung in der Tabelle (204 Volt für Periode 19) ein. Ohne Korrektur ist der Datenstrom und die Matrixabfühlreihenfolge zu Ende, was notwendig ist, um die Lädeelektrodenspannung zu definieren.

Wenn jedoch dies getan ist, treten beträchtliche Fehler in der Tropfenposition auf. Diese Fehler stammen von zwei primären Quellen. Die erste und wesentlichste Fehlerquelle ist die Ladeinduktion.

Wenn ein Tropfen in Gegenwart eines aufgeladenen Tropfens erzeugt ist, ist seine Ladung eine Funktion der Ladeelektrodenspannung und der Ladungen benachbarter zuvor gebildeter Tropfen. Die Größe dieses Effektes wird durch mehrere Faktoren bestimmt, wie durch den Ladeelektrodenabstand, das Verhältnis von Länge und Durchmesser des Tintenstrahles, die Zentrierung der Ladeelektrode usw. Fig.8 stellt die Größe für die in F i g. 7 gezeigte Matrixabfühlreihenfolge dar. Die Anzahl der für die Korrektur betrachteten Tropfen wird bestimmt durch die Druckparameter und den gewährbaren Restfehler.

In Fig.8 ist die erforderliche Korrekturspannung dargestellt für die Erzielung der korrigierten Ladung auf dem Tropfen gegenüber der Matrixposition für den Tropfen für eine Anzahl von Tropfen, die gewählt ist, um die angenommene Fehlerspezifikation zu erfüllen. Diese Korrekturspannungen können experimentell oder durch Berechnung anhand theoretischer Modelle von Tropfenladungen und Flugeinwirkungen bestimmt werden. Diese Korrekturen sind erforderlich, gleich ob der Tropfen abgelenkt ist oder nicht, und sind linear zur beeinträchtigten Tropfenladung. Die Korrektur für den ersten Führungstropfen (zuvor gebildet) und den zweiten Führungstropfen ist dargestellt Für diese Matrixabfühlreihenfolge wurde der dritte Führungstropfen als unterhalb der FehlerschweDe liegend angesehen, so daß für diesen Tropfen keine Korrektur vorgesehen ist Die Fehler sind mit Lei £Ί und Le 2 L⁷I bezeichnet E\ idenizi die Fehlerquelle als Ladeindnktion und Le 1 und Le 2 beziehen sich auf den ersten Fühnmgstropfen bzw. den zweiten Führungstropfen.

Die zweite Fehlerquelle ist in der Flugeinwirkung zu sehen. Wahrend des Fluges wirken zwei geladene Tropfen aufeinander ein durch ihre Ladungen (elektrostatische Abstoßung) und durch den Führungstropfensog (aerodynamische Widerstandsverminderung). Beide geschilderten Effekte verursachen Fehler in der Auftreffposition fines Tropfens. Jedoch können in einer gut gewählten Matrix und Ablenkgeometrie diese Fehler korrigiert werden durch Veränderung der Ladeelektrodenspannung. Die Korrekturwerte für diese Einwirkungen sind in Fig.9 für eine ausgewählte MatrixabfOhlreihenfolge dargestellt. Diese Fehler sind mit LeA E2, LeIEX Le 1 E2, La 1 E2 und La2 E2 bezeichnet E 2 bezeichnet die Flugfehler, wobei der Buchstabe sich auf die relative Tropfenreihenfolge t5 bezieht und Le auf den Führungstropfen (zuvor gebildet) und La auf den nachfolgenden Tropfen (der zu bilden ist). Die Flugkorrekturen sind notwendig nur wenn der betrachtete Tropfen abgelenkt wird. Für die in rlpm Rpicnipl /P i σ 7\ crpophpni» MatrtYahfiihlrP-ihp.nfnl- ?n _f ^- . _σ. - , _o-o

ge und die spezifischen Tropfenparameter und Fluggeometrie war eine Korrektur für vier Führungs- und zwei nachfolgenden Tropfen erforderlich, um die angenommenen Fehlerspezifikationen zu erfüllen.

In F i g. 6 ist ein Blockdiagramm der Steuerschaltung 14 dargestellt Steuermittel 32 liefern Signale für ein Koordinieren der Übertragung der Daten in die Ladesignalerzeugungsschaltung mit Hilfe anderer Schaltelemente des Drucksystems, wie beispielsweise der Phasenkorrektur des Kopfes, der Steuerung des jo Papieres, des Tintendruckes usw. Die zu druckenden Daten werden von der Datenquelle 34 geliefert und werden serial der Datenstromschaltung 37 zugeführt Der Taktimpulserzeuger 39 erzeugt eine Serie von Impulsen in Synchronismus mit der Tintentropfenbildung. Dieser Taktimpulserzeuger 39, die Datenstromschaltung 37 und die Steuermittel 32 können als Schaltkreise ausgebildet sein, beispielsweise als ein SpezialComputer oder sind ausführbar durch geeignete Programmierung eines für allgemeine Zwecke verwendbaren Computers. Der Primärablenkungssignalerzeuger 41 erzeugt das primäre Ablenkungssignal, das im wesentlichen in Tabelte 1 für eine ausgewählte Matrixabfühlreihenfolge veranschaulicht ist Die Erstkorrektur-Signalerzeugungsschaltung 43 erzeugt ein Induktionskorrektursignal auf der Leitung 45 und die Zweitkorrektur-Signalerzeugungsschaltung 47 erzeugt auf der Leitung 48 Flugkorrektursignale. Der Addierer

Tabelle 2

40 bildet die algebraische Summe des Primärablenkungssignales auf der Leitung 52, des Flugkorrektursignals auf der Leitung 48 und des Induktions-Korrektur-Signals auf der Leitung 45. Das Ausgangssignal erscheint an der Klemme 34 des Addierers 50 und wird von dort der Ladeelektrode 16 zugeführt, um den gebildeten Tropfen so aufzuladen, daß er genau in die vorgesehene Position auf dem Aufzeichnungsträger 24 auftrifft, um ein durch die Eingangssignale definiertes Zeichen zu drucken.

Eine Ausführung einer Ladesignalerzeugungsschaltung, die digitale Schaltelemente verwendet, ist in Fig. 10 gezeigt Der Taktsignalerzeuger besteht aus einem 5 Bit Taktzähler 56. Die Datenstromschaltung 37 besitzt das 7 Bit Register 58. In der gezeigten Ausführungsfonr. verkörpert das Register 58 ein Schieberegister mit serialem Eingang und parallelen-* Ausgang, das ständig Daten bereit hat mindestens vier gebildete Tropfen (—1 bis —4), den gerade in Bildung befindlichen Tropfen (Cft und die nächsten twp; z'J bildenden Tropfen ( + 1, +2). Der Primärablenkungssignalerzeuger 60 erzeugt ein digitales Ausgangssignal, das dem Ablenksignal (Tabelle 1) für die von dem Taktzähler 56 gelieferten 30 Zählungen entspricht, um die Matrixposition darzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Flugkorrektursignalerzeuger und der Induktionskorrektursignalerzeuger kombiniert und diese Information ist in dem nur auslesbaren Speicher 62 gespeichert Die durch diesen Speicher durchgeführte Korrektur entspricht der Fehlerspannung, die in F i g. 8 für die Induktionsfehler und in F i g. 9 für die Flugfehler für die bestimmte Matrixposition dargestellt sind. Ein besonderer nur auslesbarer Speicher ist gemäß Tabelle 2 vorgesehen, um die Korrektur anzuzeigen, die in dem Speicher 62 für die in F i g. 7 gezeigte Matrixabfühlreihenfolge und die in F i g. 8 und 9 gezeigten Korrekturspannungen gespeichert ist Das primäre Ablenksignal und die kombinierten Korrektursignale werden im Addierer 64 kombiniert, um ein Digitalsignal zu erzeugen, das der Ladung mit der die Ladeelektrode 16 gebildete Tropfen auflädt, entspricht Dieses Signal wird in ein äquivalentes Analogsignal in dem Digitalanalogkonverter 67 umgewandelt und dieses Signal wird über die Klemme 68 der Ladeelektrode 16 zugeführt, um den gebildeten Tropfen mit der richtigen Ladung zu versehen für die Erzeugung einer Tropfenablenkung für ein durch die Eingangsdaten spezifiziertes Zeichen.

Datenstrom Korrektur

2 1 0-1-2-4

Matrixposition
1 8 15

16

30

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1

0 0 0 I 0 0

0 0 10 0 1

0 0 110 0

0 0 1111

1 10 0 0 0
1110 0 0
111111

keine

keine

Lei El

LeA El

Lei El, El

Lei El, Lei El, Lei El

Lei El, Le4 El

keine

LaI El, LaI El

All

0	0	0	0	0
0	0	0	0	0
24	29	23	5	17
0	2	4	2	7
1	32	26	5	15
6	42	40	11	30
0	0	0	0	0
0	3	4	2	0
6	45	44	13	30
Speicher Inhalt für
DSMatrix 1
Position

Gem&ä Fig. 10 enthält der Primärablenkungserzeuger logische Schaltkreise, die die Taktzählung in einen binären Code transformieren, der den Spannungswerten entspricht, die für die primäre Ablenkungsspannung erforderlich sind. Die gesamte Korrektur witd erzeugt durch Zugang zum Speicher 62. Das Speicheradrt-ßregister verwendet Adressen aus zwei Quellen und zwar 6 Bits aus dem Datenstrom und 5 Bits aus dem Taktzähler 56. In jeder Adreßposition des Speichers 62 erfolgt die verlangte Korrektur durch die Bitfolge aus dem Datenstrom und dem Taktzähler. Basierend auf den Spannungswerten des besonderen Ausführungsbeispieles sind 6 Bits erforderlich, um den gesamten Korrekturbereich abzudecken und die auf die Primärablenkung direkt abgestimmt sind.

Die Tabelle 2 zeigt die Teilinhalte des Speichers 62 In der linken Spalte sind die Datenstromwerte enthalten und die zweite Spalte zeigt die Korrektursegmente an (von Fig.8 und 9), die jedes Muster erfordert.

DAnröcpnlotiuA HXotrtvrw*ciftir»nciij<*rto cirw-l irA7«ini h/aI-

ehe die Korrekiurwerte darstellen, die im der Adresse gespeichert sidd, die durch den Taktzähler u· d den Datenstrom gekennzeichnet sind. Wenn durch den Taktzähler und den Datenstrom adressiert wird, ist das Ausgangssignal des Speichers 62 ein primär codiertes Signal, das dem Inhalt dieser Adresse gleich ist Die primäre Ablenkungsspannung im Binärcode und die Korrekturspannung vom Speicher 62 werden algebraisch im Addierer 64 addiert, um einen Binärcode zu erzeugen, welcher der korrigierten Spannung für die Ladeelektrode 16 entspricht Diese Signale werden dem Digitalanalogkonverter 67 zugeführt, der ein Analogsignal erzeugt, das proportional zur erforderlichen Ladespannung ist und das dem Ladeelekitrodenverstärker direkt zugeführt wird.

Die Kapazität des Speichers für das beschriebene Ausführungsbeispiel beträgt 2048 Sechs-Bitworte. Eine einfache Veränderung dieses Steuerkreises erweitert die Kapazität des Speichers 62 auf 8 Bits,, die gestatten, sowohl den Primärablenlcungscode als auch den Korrekturcode zu speichern, wodurch der Primärablenkungssignalerzeuger 60 und der Addierer 64 überflüssig werden. Eine zweite Veränderung siieht vor, die Korrektur in unabhängige Teile aufzuteilen (Segmente, die linear summierbar sind) durch Hinzufügung eines Registers zu dem Addierer und durch einen Mehrfacheingang zum Speicher 62. Der korrigierten Spannungscode könnte erzeugt werden durch Suimmierung der Korrekturkomponenten. In diesem FaIiIe würde die Anzahl der Adreßbits für den Speicher 62 von 11 auf 8 Bits reduziert werden (5 Taktzählungen, 3 Felder), aber die Komplexität der Schaltung würde zunehmen und die für die Erzeugung der Korrekturspannung erforderliche Zeit würde ebenfalls zunehmen. Die in F i g. 10 gezeigte Ausführung ist vorteilhaft, da die für die Korrektur erforderlichen Schaltungselemente mehrere Köpfe mit einem digitalen Zwischenglied bedienen könnten. An der Eingangsseite wird der Datenstrom für jeden Kopf in Mehrfachschaltung zum Datenstromeingang gesetzt und in diesem Falle wurden die Daten in das Register 58 in paralleler anstatt serieller Weise eintreten. Diese Anordnung würde auch ein Register erfordern, das jedem Kopf zugeordnet ist, um das Ausgiuigssignal des Addierers mit Hilfe der Verriegelungijschaltung 65 (Fig. 10) zu verriegeln und das Eingangssignal zum Digitalanalogkonverter 67 zuzuführen.

Die Ausführungsform des Ladesignalerzeugers (Fig. 11) weist die gleichen Eingänge zum Register 58 auf und der Primärablenkungssignalerzeuger ist identisch. Die Adressierung wird ebenfalls durch den Taktzähler 56 erzielt Der Primärablenlcungscode wird durch den Primärablenkungssignalerzeuger 60 hergestellt und dem Digitalanalogkonverter 70 direkt zugeführt, um auf der Leitung 71 das primäre Ablenkungssignal zu erzeugen. Das Primärablenkungssignal wird ebenfalls dem Eingang des Führungs 1 Registers 72 zugeführt Dieses Register und das

ίο Führungs 2 Register 74 sind Register mit parallelen Eingängen und parallelen Ausgängen und werden synchron mit dem Datenstrom und dem Taktzähler 56 weitergeschaltet Das Ausgangssignal des Führungs 1 Registers 72 wird dem zweiten Digitalanalogkonverter 7« und den Eingängen des Führungs 2 Registers 74 zugeführt Die Ausgänge des letzteren sind mit dem dritten Digitalanalogkonverter 78 verbunden. Die Inhalte des Führungs 1 Registers und des Führungs 2 Registers sind die Ablenkungscodes für die Tropfen _n ι ..»*4 _n

konverters 76 und des dritten Digitalanalogkonverters 78 ergeben mit geeigneter Verstärkung Le 1 Ei auf Leitung 79 und Le2Ei auf Leitung 80. In dieser Ausführungsform wird E 2 durch logisches Decodieren

κ eines jeden Segmentes in F i g. 9 und durch Hindurchschleusen eines Analogsignals, das diesem Segment nahekommt, erzeugt Ein Segment bezieht sich auf eine Korrektur, die sich ergibt durch den Ausdruck Δ V, was näherungsweise gleich ist A + BV„ oder mit anderen Worten, die Korrekturspannung ist gleich einer Konstanten und einem Ausdruck, der proportional zur Nennspannung ist Die UND-Schaltungen 81 kombinieren das vorhandene Bit DS(O) und die interferrierenden Zustände DS (θ), um die erforderlichen Korrekturausdrücke zu identifizieren. Der Takt wird in Gruppen von Matrixpositionen decodiert, die den Korrektursegmenten entsprechen. Diese zwei Sätze von Eingangssignalen werden in den UND-Schaltungen 82 kombiniert, um Korrekturtore zu erzeugen. Jede UND-Schaltung entspricht einem Korrektursegment und bildet das Torsignal eines der Analogtore 84. Die Analogtore besitzen als ihre Eingänge die primären Ablenkungsausdrücke auf der Leitung 71 und einen Gleichstrompegel geeigneter Impedanz, um den erforderlichen Aus-iruck A + BV_n zu erzeugen, wenn das Tor geöffnet ist bin die Korrekturladespannung zu erzeugen, werden der primäre Ablenkungsausdruck, die zwei E1 Ausdrücke und die acht E2 Ausdrücke durch den Summierverstärker 86 summiert, der die geeignete Ladespannung an der Klemme 88 erzeugt

Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform weist eine Erzeugung des primären Ablenkungssignals auf, die ähnlich ist der in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Das primäre Ablenkungssignal wird an den Digitalanalogkonverter 90 angelegt und wird durch das Analogtor 92 hindurchgeschleust um die primäre Ablenkungsspannung zu erzeugen. In dieser Weise ist die Nennablenkspannung für die Erzeugung von £1 Korrekturausdrücken erhaltbar. Fünf weitere Ausdriikke sind für die Ei Ausdrücke erforderlich, und die UND-Schaltungen 94 werden nicht durch DS (0) vorbereitet Die Erzeugung sämtlicher Korrekturausdrücke erfolgt nun in der gleichen Weise wie die Erzeugung der E2 Ausdrücke durch die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die primäre Ablenkungsspannung und die 13 Korrekturausdrücke werden in dem Summierverstärker 96 summiert, um die korrigierte Ladeelektrodenspannung zu erzeugen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnunnen

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   Steuersystem eines T>tenstrahldruckers, bei Tintentropfen nach ihrer durch Vibration der Düse erfolgten Erzeugung von einer Ladeelektrode durch Zeichensignale entsprechend der gewünschten Matrixposition innerhalb einer Druckmatrix aufgeladen werden und anschließend beim Passieren eines konstanten elektrischen Feldes entsprechend ihrer Ladung abgelenkt werden, so daß sie entweder in eine Auffangblende oder an die gewünschte Matrixposition auf dem Aufzeichnungsträger gelangen, zwischen dem und der Düse eine Relativbewegung quer zur Ablenkebene erfolgt, wobei die Tintentropfenablenkung in den Ablenkebenen in nichtsequentieller Folge stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintentropfen (18) eine solche Aufladung erhalten, daß aufeinanderfolgend erzeugte Tintentropfen um den Teilungsabstand X voneinander entfernt in Ablenkrichtung auftreffen,{ wobei X mehr als ein ganzzahliges Vielfaches der Matrixteilung beträgt, und daß die Ablenkplatten (20) gegenüber der Matrixzeile geneigt sind um einen Winkel (α), der gleich ist der Abweichung der Ablenkrichtung von der gewünschten Richtung der Matrixspalte.
2. 2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeelektrode (16) an eine Videosignal-Eingangsschaltung (28) angeschlossen ist, die einen Digital-Analog-Konverter (36) aufweist mit einer Mehrzahl von binären Eingängen (38,40, 42, 44), die mL Digitalgeneratoren verbunden sind, die Digitalimpulsketten, einer ^corm erzeugen, daß die jeweilige Summe sämtlicher binärer Eingangssignale die jeweilige Druckpos^'-on bestimmt und die letzteren in der genannten Reihenfolge auftreten.
3. 3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung eines Korrektursignals zur Kompensation der Flugfehler Schaltungselemente (42) vorgesehen sind, welche die relative Lage innerhalb der Abfühlreihenfolge und des Zeichensignals relativ zu einer zweiten vorherbestimmten Anzahl von zuvor gebildeten Tintentropfen und einer dritten vorherbestimmten Anzahl von anschließend zu bildenden Tropfen berücksichtigen.
4. 4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung mehrerer Induktionsfehler-Korrektursignale und mehrerer Flugfehier-Korrektursignale Schaltungselemente (56,58,81,94) vorhanden sind und Torschaltungen (92) vorgesehen sind für die Auswahl der Korrektursignale im Einklang mit den Taktimpulsen und den Zeichensignalen und daß die Korrektursignale in einem Speicher (62) gespeichert werden, der einen wahlweisen Zugriff zu den zuvor gespeicherten Korrektursignalen gestattet
5. 5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungselemente für die Verteilung der Korrektursignale auf eine Vielzahl von Düsen (12) vorhanden sind