DE2402541C3

DE2402541C3 - Steuersystem für einen Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE2402541C3
Application number: DE19742402541
Authority: DE
Inventors: Howard Thorndike San Jose Calif. Hilton
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-01-22
Filing date: 1974-01-19
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2402541A1; DE2402541B2

Description

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

Eines der anschlaglosen Druckverfahren stellt das Tintenstrahldruckverfahren dar, bei dem ein gegen den Aufzeichnungsträger gerichteter Strahl von Flüssigkeitstropfen moduliert wird. Es sind verschiedene Arten von Tintenstrahldrucksystemen 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

ίο Auflösen wird durch Vibration der Flüssigkeit synchronisiert, wodurch sich eine einheitliche Tropfengröße und ein gleicher Tropfenabstand ergebea Die Geschwindigkeit der Tropfenbildung ist mit einer Ladevorrichtung synchronisiert, die jedem Tropfen bei seiner Bildung 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 verursachende 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 störanfällig.
Die elektrostatische Einwirkung, bei der zwei aufeinanderfolgende Tropfen 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 DE-OS 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,

f>5 tie 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 Tintenauffangblende gerichtet Während die Tropfenregistrierung durch diese Technik etwas verbessert wird, vermindert diese Technik die Tropfengeschwindigkeit und somit die Druckgeschwindigkeit Darüber hinaus wird durch diese Technik die aerodynamische Einwirkung nicht beseitigt

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 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 Tröpfchenablenkung für jede senkrechte Spalte der Zeichenmatrix in nichtsequentieller Folge durchzuführen.

Durch das »IBM Technical Disclosure Bulletin« VoLIl, 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 Unteransprüchen 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,

F i g. 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,

F i g. 5 ein Schema eines die Erfindung enthaltenden Tintenstrahldruckers,

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

F i g. 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 Biockdiagramm eines Ausführungsbeispieles einer Steuerschaltung, die Digitaltechnik verwendet

F i g. 11 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispieles einer Steuerschaltung, die Analogtechnik verwendet und

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

In F i g. 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 über 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 Ablenkelektroden 20 sind beiderseits der Tintenstrahlachse 21 angeordnet so daß die Tintentropfen 19 nach dem Passieren der Ladeelektrode 16, das durch die Ablenkplatten 20 aufgebaute elektrische Feld passieren müssen. Die Tintenauffangblende 22 ist so angeordnet, daß Tintentropfen, die eine bestimmte Ladung (oder gar keine Ladung) aufweisen, in die Tintenauffangblende gelangen, nachdem sie das von den Ablenkplatten 20 aufgebaute elektrische Feld passiert haben. Jene 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 ist mit dem Wandler 26 mittels der Synchronisiervorrichtung 30 synchronisiert

Über 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 Übereinstimmung 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 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 den 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 Druckergebnis eines nichtsequentiellen Druckes veranschaulicht. In diesem besonderen Beispiel bildet jeder dritte Tropfen die vertikale Linie, wobei die beiden dazwischenliegenden Tropfen eben-

falls für den Druck zur Verfügung 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 Aufzeichnungs- träger 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 Flugbahnab-Standes durch ein nichtscquentieües 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 verschöbene 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 Fig.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 ver¹ einen, wodurch die letzteren vor ihrem Auftreffen aui 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 nichtsequentiellei) Druck, wobei ein nichtsequentielles Ausgangssignal erzeugt wird (F i g. 4) und durch einen nicht gezeigten Zeichengene- so rator derart beeinflußt wird, daß ein Druck auf dem Aufzeichnungsträger 24 erfolgt !n 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 wii J die Ausgangsimpulsfonn 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 binären 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, 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 Ausführungsbeispie! für einen Tintenstrahldrukker mit einer Mehrzahl von Düsen ist in Fig.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 beabstandete 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 Hochspannungsquelle 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 Tropfen dadurch, daß die unerwünschten Tintentropfen durch eine geeignete Ladung so abgelenkt werden, daß sie in die Tintenauffangblende 22 gelangen, von wo aus sie dem Druckerzeuger 10 wieder zugeführt werden.

Somit ist ohne Korrektur die Spannung V_n, 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:

Vc= K +Σ C_m B_mn

(1)

erforderliche Spannung, um einen Tropfen in die Position ^abzulenken,

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 Λί-te Korrekturausdruck für den Tropfen N.

V_c =

₂)(/(-j V_n

- + (C₊₁)(A₊₁ V„

Hierin bedeuten

t = 0,1 Digitalwertbit X, = die proportionale Korrektur, = die feste Korrektur.

Für 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

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

In Fig.7 sind die Tropfenpositionen auf dem Aufzeichnungsträger von sequentiellen Tropfen entsprechend der Matrixabfühhmgsreihenfolge der Tabelle 1 gezeigt In dieser Matrixabfüf^reflienfolge werden die sequentiell von der Düse 12 ausgestoßen Tintentropfen niemals einander benachbart gedruckt (siehe Fig.4). Dadurch wird der Fhigbahnabstand zwischen aufeinan-

Tabelle I	Matrixposition	Nennladespannungen
Taktperiode	1	42
0	16	132
1	9	90
2	24	180
3	2	48
4	17	138
5	10	96
6	25	186
7	3	54
8	18	144
9	11	i02
10	26	192
11	4	60
12	19	150
13	12	108
14	27	198
15	5	66
16	20	156
17	13	114
18	28	204
19	6	72
20	21	Λ ΚΤΛ.
2!	14	120
22	29	210
23	7	78
24	22	168
25	15	126
26	30	216
27	8	84
28	23	174
29

In der einfachsten Ausführung 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_c der Form:

(2)

derfolgenden Tintentropfen maximiert, wobei die Tropfenwechselwirkungen herabgesetzt werden. Die gesamte Druckkapazität eines Kopfes beträgt in der gezeigten besonderen Ausführungsform zwei ZeichenpositicRcn 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 <x 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 Ladeelektrodenspannung 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 Fehlerschwelle liegend angesehen, so daß für diesen Tropfen keine Korrektur vorgesehen ist Die Fehler sind mit Lei E\vmdLe2E\ bezeichnet Ei identifiziert die Fehlerquelle als Ladeinduktion und Le 1 und Le 2 beziehen sich auf den ersten Führungstropfen bzw. den zweiten Führungstropfen.

Die zweite Fehlerquelle ist in der Flugeinwirkung zu sehen. Während 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 eines 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 Matrixabfühlreihenfolge dargestellt. Diese Fehler sind mit Le4 E2, UsIEl, LeIEZ Lai E2 und La2 E2 bezeichnet El bezeichnet die Flugfehler, wobei der Buchstabe sich auf die relative Tropfenreihenfolge 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 dem Beispiel (F i g. 7) gegebene Matrixabfühlreihenfolge 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 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 Abienkungssignal, das im wesentlichen in Tabelle 1 für eine ausgewählte Matrixabfühlreihenfolge veranschaulicht ist Die Erstlcorrektur-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-Korrektursignals auf der Leitung 45. Das Ausgangssignal erscheint an der Klemme 54 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

ίο 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

is besitzt das 7 Bit Register 58. In der gezeigten Ausführungsform verkörpert das Register 58 ein Schieberegister mit serialem Eingang und parallelem Ausgang, das ständig Daten bereit hat mindestens vier gebildete Tropfen (-1 bis -4), den gerade in Bildung befindlichen Tropfen (0) und die nächsten zwei zu 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 2 i ü-i-2-4

Korrektur

Matrixposition i 8 15

Ib

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1

0 0 0 10 0

0 0 10 0 1

0 0 110 0

0 0 1111

110 0 0 0
1110 0 0
111111

keine

Lei El

LeAEl

Lei El, El

Lei El, Lei El, Lei El Lei El, LeA El

keine

LaI El, LaI El

All

0	0	0	Position	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

Gemäß 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 wird erzeugt durch Zugang zum Speicher 62. Das Speicheradreßregister 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 Teiür.halte 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 Repräsentative Matrixpositionswerte sind gezeigt, welche die Korrekturwerte darstellen, die in der Adresse gespeichert sind, die durch den Taktzähler und 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 Ladeelektrodenverstärker 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 Primärablenkungscode als auch den Korrekturcode zu speichern, wodurch der Primärablenkungssignalerzeuger 60 und der Addierer 64 überflüssig werden. Eine zweite Veränderung sieht 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 Summienmg der Korrekturkomponenten. In diesem Falle würde die Anzahl der Adreßbus für den Speicher 62 von 11 auf 8 Bits reduziert werden (5 Taktzählungen, 3 Felder), aber die Komplexität der Schaltung würde rdnehrnen 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 and 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 Ausgangssignal des Addierers mit Hilfe der Verriegelungsschaltung 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 Primärablenkungscode wird durch den Primärablenkungssignalerzeuger 60 herge stellt und dem Digitalanalogkonverter 70 direkt zugeführt, um auf der Leitung 71 das primäre Ablenkungssignal zu erzeugen. Das Primilrablenkungssignal 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 76 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 π-1 und π-2. Betätigungen des zweiten Digitalanalogkonverters 76 und des dritten Digitalanalogkonverters 78 ergeben mit geeigneter Verstärkung Lei Ei auf Leitung 79 und Le2 Ei auf Leitung BO. In dieser Ausführungsform wird El durch logisches Decodieren 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+BV₀ 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 (O), um die erforderlichen Korrekturaus drücke 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 Ausdruck A + BV_n zu erzeugen, wenn das Tor geöffnet ist Um die Korrekturladespannung zu erzeugen, werden der primäre Ablenkungsausdruck, die zwei Ei Ausdrücke und die acht E 2 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 Abienkungssignäfc 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 erzeugea In dieser Weise ist die Nennablenkspannung für die Erzeugung von £1 Korrekturausdrücken erhaltbar. Fünf weitere Ausdriik ke sind für die £"1 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 El 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 Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuersystem eines Tintenstrahldruckers, bei dem Tlntentropfen 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 ge kenn zt ich η et, 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 («), der gleich ist der Abweichung der Ablenkrichtung von der gewünschten Richtung der Matrixspalte.

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 mit Digitalgeneratoren verbunden sind, die Digitalimpulsketten einer Form erzeugen, daß die jeweilige Summe sämtlicher binärer Eingangssignale die jeweilige Druckposition bestimmt und die letzteren in der genannten Reihenfolge auftreten.

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. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung mehrerer Induktionsfehler-Korrektursignale und mehrerer Flugfehler-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. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungselemente für die Verteilung der Korrektursignale auf eine Vielzahl von Düsen (12) vorhanden sind.