DE2541082B2

DE2541082B2 - Vorrichtung zum Synchronisieren von Tröpfchenbildung und -aufladung bei einem Tintenstrahlschreiber

Info

Publication number: DE2541082B2
Application number: DE2541082A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Hitachi Yamada (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-09-17
Filing date: 1975-09-15
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2541082A1; US4016571A; DE2541082C3; JPS5133519A; JPS5818908B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Synchronisieren von Tröpfchenbildung und -aufladung bei einem Tintenstrahlschreiber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Der grundsätzliche Aufbau eines Tinlenstrahlschrcibcrs besteht darin, daß eine unter Überdruck stehende Tinte bzw. Farbflüssigkeit aus einer Düse ausgespritzt wird. Wenn die Tintenmasse in Tintentröpfchen zerfällt, wird eine einer Aufzeichnungs- bzw. Schreibinformalion entsprechende elektrische Ladungsmenge über eine elektrostatische Kopplung auf die Tintentröpfchen übertragen. Die geladenen Tintentröpfchen werden dann durch ein elektrisches Feld konstanter Stärke geleitet und unter dem Einfluß einer vorhandenen elektrostatischen Kraft abgelenkt. Da die Tinte unmittelbar nach dem Ausspitzen aus der Diiscnöffnung faden- bzw. säulenförmig ist. erfolgt das Laden der

Tintentröpfchen mit Hilfe einer Ladeelektrode, die die Tintensäule umschließt, wobei die zwischen der Tintensäule und der Ladeelektrode gebildete elektrostatische Kapazität durch die Spannung des Aufzeichnungssignais aufgeladen wird. Das Heißt, die Tintensäule wird im geladenen Zustand in Tintentröpfchen zerlegt, wobei die elektrische Ladung in den einzelnen Tintentröpfchen »eingeschlossen« ist. Um die elektrische Ladung in den tintentröpfchen auf einem geeigneten und richtigen Wert »einzuschließen«, ist es wünschenswert, daß sich die elektrostatische Kapazität zwischen der Tintensäule und der Ladeelektrode vollständig auflädt und im stabilen Zustand ist, bevor die Tintensäule in Tintentröpfchen zerlegt wird. Wenn die Tintentröpfchen vor Beendigung der Aufladung der elektrostatischen Kapazität erzeugt werden, ist es schwierig, das Verhältnis zwischen der Größe des Aufzeicbnungssignals (d. h. der an die Ladeelektroden angelegten Spannung) und der Menge der elektrischen Ladung, die in den Tintentröpfchen enthalten ist und von diesen getragen wird, konstant zu halten. Diese Schwierigkeit wird nach Möglichkeit vermieden, damit die Tintentröpfchen richtig abgelenkt werden Können.

Hierzu ist eine Einrichtung zur Aufzeichnung von Informationen mittels aus einer mit vorbestimmter Phase und Frequenz vibrierenden Düse austretender Tinte bekannt (DE-OS 22 21 477). die durch eine mit Videoimpulsen angesteuerte Ladevorrichtung zur elektrischen Aufladung von Tintentröpfchen und danach durch ein elektrisches Ablenkfeld geführt wird. Unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Intervall jedes Videoimpulses wird ein Prüfimpuls mit einer gegenüber der größten Amplitude des Videoimpulses größeren Amplitude erzeugt, der der Ladevorrichtung neben den Videoimpulsen zugeführt wird. Nach dem Ablenkfeld ist in Richtung der Tintenströmung ein Auffänger für proportional dem Prüfimpuls aufgeladene Tintentröpfchen vorgesehen, der eine Schaltung zur Erzeugung von Schwingsignalen mit zwei möglichen Phasen steuert. Damit ist es möglich, die Phase der Schwingungsanregung der Düse abhängig vom Ausgangssignal der als Detektor arbeitenden Schaltung zu regeln.

Bei einer anderen bekannten derartigen Einrichtung (DE-OS 19 52 248) sind abwechselnd einen Schreib- und einen Kalibriervorgang durchführende Mittel vorgesehen. Während eines Kalibriervorganges sind die Tröpfchen entsprechend einer Sägezahnfunktion synchron mit einer Vorrichtung zur Tröpfchenformung aufgeladen. Die Ladungen auf den Tröpfchen werden ermittelt. In Abhängigkeit von der Ladung wird die Phasenlage einer Nachstellfunktion festgestellt. Weiterhin sind während jedes Schreibvorganges Mittel in Tätigkeit, die während des vorangegangenen Kalibriervorganges mit der Vorrichtung zur Tröpfchenformung synchronisiert und in der Phase entsprechend der Phasenlage der Nachslellfunktion gesteuert werden. Tröpfchcnbildung und -aufladung werden hier also durch Beeinflussung der Phasenlage eines Videosignalgebers anstelle eines Vibrators (DE*-OS 22 21477) synchronisiert.

Bei diesen beiden bekannten Einrichtungen wird also die Phasenlage zwischen der Erzeugung der Tintentröpfchen und der Erzeugung des Auf/.cichnungs- oder Videosignals aufgrund dessen ermittelt, ob sich die mit der bekannten Größe eines Prüfsignals aufgeladenen Tinlcntröpfchen nach der Ablenkung auf einer vorbestimmten Bahn befinden oder nicht.

Schließlich wird bei finer bekannten Vorrichtung

(US-PS 37 61 941) die (relative) Phasenlage zwischen der Erzeugung der Tintentröpfchen und der Erzeugung des Aufzeichnungssignals durch Änderung der Schwing-Amplitude synchronisiert.

Es hat sich gezeigt, daß beim Austritt der Tintentröpfchen aus der öffnung der Düse große und kleine Tröpfchen abwechselnd erzeugt werden können. Die kleinen Tintentröpfchen wurden bisher für die normale Aufzeichnung von Information als störend angesehen und daher durch geeignete Steuerung möglichst vermieden.

Um die kleinen Tintentröpfchen ausnutzen zu können, ist es daher Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung so zu verbessern, daß bei abwechselnder Bildung großer und kleiner Tintentröpfchen die Phasenlage zwischen der Erzeugung der Tintentröpfchen und der Erzeugung des Aufzeichnungssignals auf einfache Weise beibehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die ϊλι kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die abwechselnde Erzeugung großer und kleiner Tintentröpfchen. Die Schwingungsanregung der Düse wird abhängig davon gesteuert, ob große oder kleine Tintentröpfchen auf einer vorbestimmten Bahn nach ihrer Ablenkung ermittelt werden.

Damit können große und kleine Tintentröpfchen abwechselnd erzeugt werden, wobei die Phasenlage zwischen der Erzeugung der Tintentröpfchen und der Erzeugung des Aufzeichnungssignals genau geregelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung stören die kleinen Tintentröpfchen nicht, sondern werden vielmehr auf einfache Weise zur Aufzeichnung genutzt. Es werden nämlich große und kleine Tintentröpfchen erzeugt, von denen lediglich die kleinen Tintentröpfchen zur Informationsaufzeichnung dienen, so daß besonders feine Aufzeichnungen möglich sind.

Demgegenüber ist die Verwendung kleinerer Tröpfchen auch zur Aufzeichnung lediglich Bestandteil eines (wesentlich auf den vorliegenden Erfinder zurückgehenden) älteren Vorschlags (vgl. DE-PS 24 25 679). dessen Patentanspruch 1 lautet:

Vorrichtung zum Erzeugen und selektiven Ablenken von zum Aufzeichnen verwendbaren Flüssigkeitströpfchen,

— mit einer Flüssigkeitausspritz-Düse. die ein unter Druck stehendes flüssiges Material ausspritzt.

— mit einem Schwingungserzeuger, durch den die Düse in mechanische Schwingungen versetzbar ist, um einen Endteil eines säulenartigen, von der Düse ausgespritzten Flüsrigkeitsstrahls mit konstanter Periode in die Flüssigkeitströpfchen zu trennen.

— mit einer Ladeelektrode zum Übertragen elektrischer Ladungen auf die Flüssigkeitströpfchen.

— mit zwei einander an entgegengesetzten Seiten der Flugbahn der geladenen Flüssigkeitströpfchen angeordneten Ablenkelektroden, die dazwischen ein elektrisches Feld bilden, das auf die elektrisch geladenen Flüssigkeitströpfchen einwirkt und für diese eine Ablcnkkraft erzeugt, und

— mit einem Auffangglied zum Auffangen der Flüssigkeitströpfchen, die nicht auf einer vorbestimmten Flugbahn fliegen,

dadurch gekennzeichnet.

— daß der Schwingungserzeuger mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden ist. der die Düse mit

solcher Amplitude in Schwingung versetzt, daß der Endteil des säulenartigen, von der Düse ausgespritzten Flüssigkeitsstrahls mit konstanter Periode in abwechselnd aufeinanderfolgende große und kleine Flüssigkeitströpfchen trennbar ist und diese mindestens bis zu ihrem Eintritt zwischen die Ablenkelektroden unabhängig fliegen, wobei die Amplitude vom Aufbau der Düse, von den Eigenschaften des flüssigen Materials, der Schwingungsfrequenz und vom an das flüssige Material angelegten Druck abhängt, und

— daß die Ladeelektrode mit einer Informationssignal-Quelle (9) verbunden ist. durch die die auf die Flüssigkeitströpfcheri übertragenen elektrischen Ladungen derart steuerbar sind, daß auf die zum Aufzeichnen benötigten Flüssigkeitströpfchen elektrische Ladungen übertragbar sind, die abhängig von der benötigten Ablenkung und der Größe der ausgewählten Flüssigkeitströnfchen sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. I das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Synchronisieren von Tröpfchenbildung und -aufladung beim Tintenstrahlschreiber,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Düseneinheit,
Fig. 3 Phasenbeziehungen zwischen einer an ein piezoelektrisches Element angelegten Schwingspannung, einem an Ladeelektroden angelegten Aufzeichnungssignal und der Erzeugung von kleinen Tintentröpfchen.

Fig.4A bis 4D Kennlinien für die Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen,

Fig.5 Signale zur Erläuterung des Prinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

F i g. 6 und 7 Signale zur Erläuterung der Wirkungsweise des Regelkreises nach Fig. I.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Tintenstrahlschreibers, der kleine Tintentröpfchen verwendet. Der Tintenstrahlschreiber weist eine Düse 1 auf. die mit einer unter einem bestimmten Überdruck stehenden Flüssigkeit bzw. Tinte gespeist wird, die an der öffnung der Düse 1 ausgespritzt wird. Auf dem Körper der Düse 1 ist ein elektromechanischen Wandler 4 aufgebracht, der die Düse 1 zu Schwingungen bzw. Vibrationen anregt. Der Wandler 4 wiederum ist an eine Hochfrequenz-Spannungsquelle 3 veränderlicher Spannung angeschlossen. Mit dieser beschriebenen Tinten-Ausspritzeinrichtung gelingt es, abwechselnd verschiedene große Tintentröpfchen 5 und 6 zu erzeugen, vorausgesetzt, daß Parameter wie der Tintenspeisedruck, die der Tinte beim Ausspritzen aus der Düsenöffnung zugeführte Energie, die Anregungsfrequenz, der Durchmesser der Düse sowie die physikalischen Eigenschaften der Tinte geeignet gewählt bzw. eingestellt sind. Ferner kann die Erzeugungs-Periodendauer der paarweise auftretenden und verschiedenen großen Tintentröpfchen 5 und 6 synchron zur Ausgangsfrequenz der Hochfrequenz-Spannungsquelle 3 gewählt werden. Ein Aufzeichnungssignal-Generator 35 (vgl. auch weiter unten) erzeugt ein Aufzeichnungssignal, das Ladeelektroden 8 zugeführt wird und die kleinen Tintentröpfchen 6 mit einer vorbestimmten elektrischen Ladungsmenge versieht. Die Tintentröpfchen 5 und 6 laufen durch den Raum zwischen den Ladeelektroden 8 hindurch und somit auch an Ablenkelektroden 9a und 96 vorbei, wo die kleinen Tintentröpfchen 6 einer elektrostatischen Ablenkkraft

ausgesetzt werden, deren Einfluß von der elektrischen Ladung der Tintentröpfchen 6 abhängt. Für ein genaues und scharfes Aufzeichnungsbild werden vorzugsweise nur die kleinen Tintentröpfchen 6 verwendet. Zur Erzeugung eines verhältnismäßig groben Aufzeichnungsbilds und zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades dagegen lassen sich auch die größeren Tintentröpfchen 5 verwenden. Zum Auffangen derjenigen Tintentröpfchen, die ohne Ablenkung geradeaus laufen, dient ein Auffänger 10. Die abgelenkten, nicht auf den Auffänger 10 treffenden Tintentröpfchen schlagen sich als Punkte auf einem Aufzeichnungsträger 11 (beispielsweise Papier) in Pfeilrichtung nieder, wodurch Aufzeichnungsbilder auf dem Aufzeichnungsträger 11 erzeugt werden. Die vom Auffänger 10 gesammelten Tintentröpfchen können gegebenenfalls erneut verwendet werden.

Anhand der F i g. 2 und 3 wird nun die Steuerung zum Aufladen der in dem Tintenstrahlschreiber verwendeten kleinen Tinientröpfchen beschrieben. Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Düse t und des elektromechanischen Umsetzers 4, der die Düse 1 in mechanische Schwingungen versetzt. Wie ersichtlich, besteht die Düse 1 aus einem Metallrohr la, das an seinem Ausspritz-Ende mit einer passenden Düsenplatte \b versehen ist. Der elektromechanische Wandler 4 weist ein piezoelektrisches Element 4a auf, das das Metallrohr la um^c<:hließt und beidseitig mit Elektroden 4£> und 4r versehen ist, die durch eine geeignete Verbindungstechnik (z. B. Kleben) aufgebracht sind.

Bei dem gezeigten Aufbau der schwingenden Düseneinheit wird das piezoelektrische Element 4a über die Elektrodt η Ab und 4c zum Schwingen des Elements 4a mit einem Signal nach Fig.3 (a) gespeist. Die Taktphase bei der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen 6, die vom vorderen Ende einer ausgespritzten Tintensäule 13 abgetrennt werden, ist in Fig. 3 (b) dargestellt. Der Verlauf des an die Ladeelektroden 8 angelegten Aufzeichnungssignals muß, bezogen auf die Taktphase bei der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen 6, wie in F i g. 3 (c) sein, damit das zwischen den Ladeelektroden 8 und der Tintensäule 13 erzeugte elektrostatische Feld für die Tröpfchen voll wirksam werden kann. Mit anderen Worten: Eine zeitliche Koinzidenz der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen mit Änderungen im Aufzeichnungssignal wie in Fig. 3 (c')xnuü vermieden werden.

Fig.4A bis 4D zeigen Kennlinien, die bei der Erzeugung der verschieden großen Tintentröpfchen 5 und 6 mit Hilfe der beschriebenen Düseneinheit erhalten wurden. Fig.4A stellt dabei den Zusammenhang zwischen dem Tintenversorgungsdruck ρ und der Erregungsspannung V^ dar, wobei der Durchmesser der Düse 60 μηι und die Frequenz der an die Elektroden 46 und 4c angelegten Erregungsspannung 60 kHz betragen. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde in einem durchgeführten Experiment bewiesen, daß die kleinen Tintentröpfchen 6 fehlerfrei erzeugt werden können, wenn die Erregungsspannung V_e im Bereich von 20 V₅₅ bis 25 V₅₅ liegt und der Tintenversorgungsdruck p\ auf 2 kp/cm² gehalten wird.

Wenn die Erregungsspannung V_e erhöht wird, nimmt die Amplitude der Schwingungserregung der ausgestoßenen Tintensäule 13 entsprechend zu, wodurch sich wiederum eine größere Amplitude der Anfangsschwingung ergibt. Dadurch werden die periodischer. Einschnürungen der Tintensäule 13 verstärkt, so daß sich ein Zeitintervall T (Unterbrechungs- bzw. Abreißzeit).

bevor die Tintentröpfchen von der Tintensätile abgetrennt werden, verkürzt. Außerdem verringert sich die Länge / der Tintensäule 13. Der Zusammenhang zwischen T unH / läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

T= J-V₁ '

mit V, = Ausspritzgeschwindigkeit der Tinte.

Wie in Fig.4B und 4C dargestellt ist, sind die Parameter / und T im wesentlichen proportional zum Logarithmus der Erregungsspannung, d. h. zu log V,.

Die Periodendauer der durch Abtrennung von der Tintensäule 13 erzeugten kleinen Tintentröpfchen 6 stimmt mit der Ausgangsfrequenz der Hochfrequenz-Spannungsquelle 3 überein. Die Taktphase θ bei der Erzeugung der Tintentröpfchen läßt sich durch folgende Gleichung ausdrucken:

mit:

T₀ = Periodendauer der Ausgangsspannung der Hochfrequenz-Spannungsquelle 3, π = natürliche Zahl:

und Θ' = Phasendifferenz zwischen der Erregungsspannung und dem zuerst eingeschnürten Teil, der periodisch in der Tintensäule erzeugt wird.

Fig.4D zeigt, wie sich die Taktphase θ bei der Tintentröpfchen-Erzeugung abhängig von der Erregungsspannung V_e ändert. Durch Einstellung der Amplitude der Erregungsspannung V_e kann die Taktphase θ bei der Erzeugung der Tintentröpfchen im Bereich von 0 bis 2 π gewählt werden. Der Änderungsspielraum für die zur Verschiebung der Taktphase bei der Tintentröpfchen-Erzeugung von 0 bis 2 π erforderlichen Erregungsspannung V_c ist kleiner als jener für die Spannung zur Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen 6. Es wurde experimentell beobachtet, daß der zulässige Änderungsbereich der Erregungsspannung V_e zur zuverlässigen Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen von 20 Vjj bis 25 V₁₅ reicht, während die Änderung der zur Verschiebung der Taktphase θ bei der Tintentröpfchen-Erzeugung benötigten Erregungsspannung V_e in der Größenordnung von 0,7 V₅₁ liegen muß.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 enthält ferner einen Detektor 19 vor dem Auffänger 10; im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht er aus einem piezoelektrischen Kristallmikrophon. Der Detektor 19 ist derart angeordnet, daß die durch ein Prüfsignal geeignet geladenen, fliegenden Tintentröpfchen auf den Detektor 19 aufprallen, der die mechanische Energie der aufprallenden Tröpfchen in elektrische Energie umsetzt

Fig. 1 zeigt weiterhin einen Verstärker 20 und ein Bandpaßfilter 21, das das Ausgangssignal des Detektors 19 in dessen Frequenzbereich nur dann durchläßt, wenn die fliegenden Tintentröpfchen durch das Prüfsignal geeignet geladen sind (d. h. wenn die Taktphase bei der Tintentröpfchen-Erzeugung in der richtigen Phasenbeziehung zur Phase des Prüfsignals steht). Ein Gleichrichter 22 enthält Gleichrichterdioden und Glättungskondensatoren.

Ein Signalformer 23 besteht aus einem Schmitt-Trig

ger und ermittelt, ob das Ausgangssignal des Gleichrichters 22 von der normalen Ladung der Tintentröpfchen herrührt. Falls die Phasenbeziehung derart ist, daß die Tintentröpfchen richtig oder normal geladen sind, erzeugt der Signalformer 23 ein digitales Ausgangssignal mit einer logischen »1«. Das Ausgangssignal des Signalformers 23 wird von einem NICHT-Glied 40 invertiert und in einen Eingang eines UND-Glieds 41 mit zwei weiteren Eingängen gespeist: Ein Eingang

in nimmt ein Ausgangssignal h aus einem Taktgenerator (Impulsgenerator) 24 zum Takten der Verschiebung des Erregungspegels auf, während der andere Eingang von einem Prüfbefehlssignal /gespeist wird. Als Taktgenerator 24 zur Verschiebung des Erregungspegels kann ein üblicher Oszillator mit Rechteck-Ausgangssignal verwendet werden, dessen Periodendauer etwas länger als die zum Reagieren auf eine Phasenanpassung durch den Regelkreis benötigte Zeit gewählt ist. Das Prüfbefehls signal / ist derart gewählt, daß das Digitalsignal »t« innerhalb eine» Ruhe-Zeitintervalls erzeugt wird, wobei dieses Zeitintervall vergleichbar mit der Rückkehr-Zeit eines Aufzeichnungs- bzw. Schreibkopfes nach der Ablenkung ist.

Ein Schwingsignal-Generator 25 dient zur Erzeugung

der an den elektromechanischen Wandler 4 angelegten Schwingspannung abhängig vom Ergebnis einer nachstehend beschriebenen Prüfung. Der Schwingsignal-Generator 25 besitzt:

— einen Binärzähler 26, dessen Eingang an den Ausgang des UND-Glieds 41 angeschlossen ist,

— einen Digital-Analog-Umsetzer 27 zum Umsetzen des digitalen Ausgangssignals des Binärzählers 26 in eine entsprechende Analoggröße,

— einen aus einem Operationsverstärker bestehenden Γι Addierer 29, der die Ausgangssignale des Digital-Analog-Umsetzers 27 und einer Gleichspannungsquelle 28 addiert und so ein Signal k erzeugt,

sowie

— einen Multiplizierer 30, der als lineare integrierte Schaltung erhältlich ist und die Erregungsspannung

1 aus den Ausgangssignalen der Hochfrequenz-Spannungsquelle 3 und des Addierers 29 erzeugt. Ein aus einem Schmitt-Trigger bestehender Signalformer 34 formt das Ausgangssignal der Hochfrequenz- Spannungsquelle 3 und gibt ein Synchronisiersignal an den Aufzeichnungssignal-Generator 35 und einen Prüfsignal-Generator 32 ab. Der Aufzeichnungssignal-Generator 35 dient zur Erzeugung einer Spannung c, um die Tintentröpfchen zeitlich synchronisiert mit dem Ausgangssignal des Signalformers 34 aufgrund der Aufzeichnungsinformation 36 aufzuladen (vgl. DE-OS 18 16 194). Der Prüfsignal-Generator 32 besteht aus zwei Flipflops und erzeugt synchron zur Mitte des Aufzeichnungssignals schmale, invertierte Impulse d Ein aus Analogschaltgliedern bestehender Umschalter 31 schaltet das PrUfbefehlssignal /' abhängig von den Ausgangssignalen der Signal-Generatoren 32 und 35 um. Das Ausgangssignal des Umschalters 31 wird in den Eingang eines Verstärkers 33 eingespeist, der Eingangs signale beliebiger Polarität aufnehmen kann und ein Ausgangssignal erzeugt, das in die Ladeelektroden 8 eingespeist wird.

Fig.5 zeigt das Prinzip der Phasenanpassung bzw. -regelung. Dargestellt sind die Erregungsspannung (a), die Taktphase (b) der erzeugten kleinen Tintentröpfchen, das Aufzeichnungssignal (c) sowie das Prüfsignal (φ. Im ersten Fall A stehen die Taktphase bei der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen, das Aufzeich-

nungssignai und das Prüfsignal in richtiger Phasenlage zueinander. Im Fall B ist die Taktphase der kleinen Tintentröpfchen aus der Mitte des Aufzeichnungssignals verschoben. Die Größe der Verschiebung ist so gewählt, daß das Aufzeichnen bzw. Schreiben im wesentlichen ungestört erfolgt. Wenn die Verschiebung dagegen wie im Fall C einem Außer-Phase-Zustand entspricht, können die Tintcntröpfchen nicht mehr normal geladen werden. Wenn in diesem Fall das Prüfsignal von derart kleiner Impulsdauer ist, daß die Taktphase bei der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen bezogen auf das Prüfsignal im Fall B vollständig außer Phase ist, kann der Außer-Phase-Zustand bei B vorhergesagt und eine Korrektur veranlaßt werden, indem die an die Düse angelegte Erregungsspannung wie im Fall D erhöht wird.

Dieses Prinzip der Phasenanpassung läßt sich mit Hilfe des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 realisieren. Die Phssenanpassung selbst wird nun anhand F i g. fi und 7 näher erläutert. Die dort verwendeten Symbole für die Signale entsprechen den in F i g. 1 verwendeten Symbolen. Der Bereich α stellt das Prüfintervall dar, der Bereich β das Aufzeichnungsintervall.

F i g. 6 ist ein Impulsdiagramm und zeigt verschiedene Signale, die in richtiger Phasenbeziehung zueinander stehen.

Nach F i g. 5 und 6 werden das Prüfbefehlssignal /und der Erregungsspannungspegel-Schiebetakt h in das UND-Glied 41 eingespeist, das drei Eingänge hat. Da das Prüfbefehlssignal /außerdem in den Umschalter 31 eingespeist wird, legt der Umschalter 31 das Prüfsignal d (vgl. F i g. 5 [d]) an die Ladeelektroden 8 an. Wenn wie im Fall A nach Fig.5 eine richtige Phasenbeziehung hergestellt ist, werden die kleinen Tintentröpfchen 6 mit der richtigen Ladung beaufschlagt, so daß sie auf den Detektor 19 auftreffen und am Ausgang des Bandpaßfilters 21 das Signal e erhalten wird, das im Gleichrichter 22 im wesentlichen gleichgerichtet und geglättet wird zum Signal f. Der Signalformer 23 erzeugt somit an seinem Ausgang eine logische »!«,die im NICHT-GIied 40 zu einer logischen »0« invertiert wird und als Eingangssignal gfür das UND-Glied 41 dient, so daß an dessen Ausgang kein Ausgangssignal j entsteht In diesem Fall bleibt die Amplitude der Schwingspannung am Ausgang des Multiplizierers 30 konstant.

Wenn das Prüfbefehlssignal / nach Beendigung des Prüfintervalls verschwindet, wird eines der Eingangssignale des UND-Glieds 41 gelöscht, so daß unabhängig von den beiden anderen Eingangssignalen kein Ausgangssignal yam Ausgang des UND-Glieds 41 entsteht In dieser Zeit überträgt der Umschalter 31 das Aufzeichnungssignal c, so daß die kleinen Tintentröpfchen 6 mit einer der gewünschten Ablenkung entsprechenden Ladungsmenge versehen werden.

Auf diese Weise wechseln sich dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Prüf- und der Aufzeichnungsvorgang ab, so daß eine Aufzeichnungsbildfolge entsteht

Anhand Fi g. 7 wird nun erläutert, wie die Korrektur

einer falschen Phasenbeziehung abläuft. Wenn das Prüfbefehlssignal / eingegeben wird, überträgt der Umschalter 31 das Prüfsignal d, so daß die kleinen Tintentröpfchen 6 durch das Prüfsignal d geladen werden. Wie jedoch aus den in F i g. 5 dargestellten Phasenbeziehungen entsprechend den Fällen B und C ersichtlich ist, werden die kleinen Tintentröpfchen 6 nicht geladen, wenn die Taktphase bei ihrer Erzeugung gegenüber der Phase des Prüfsignals verschoben ist. Die

in ungeladenen Tintentröpfchen laufen dann ohne Ablenkung durch die Ablenkelektroden 9a und 9b geradeaus und treffen somit nicht auf den Detektor 19. Dementsprechend werden weder am Ausgang des BendpaQfilters 21 ein Signal enoch das gleichgerichtete

Ii Ausgangssignal /"erzeugt. Der Signalformer 23 erzeugt also eine »0«, und somit ist das Ausgangssignal des NICHT-Glieds 40 eine logische »1«. Da andererseits der Erregungsspannungspegel-Schiebetakt h mit konstantem Intprvall f>r?*»iiat wirH wirH Hac IJNO_Oltf»rt ^I Hnc drei Eingänge hat, durch den Takt h durchgeschaltet und speist sein Ausgangssignal j synchron zum Takt Λ in den Binärzähler 26 ein. Dadurch erhöht sich der Zählerzustand des Binärzählers 26 und ebenfalls das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 27. Dies hat zur

_'^r> Folge, daß auch das Ausgangssignal k des Addierers 29 und damit das Ausgangssignal / des Multiplizierers 30 zunehmen, wodurch die Taktphase bei der Abtrennung oder Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen entsprechend der Kennlinie nach Fig.4D korrigiert wird. Der

in Binärzähler 26 zählt bei jedem Takt h die Impulse des Signals j und vergrößert die Erregungsspannung /, bis die Taktphase b bei der Erzeugung der kleinen Tintentröpfchen in geeigneter Beziehung zur Phase des Prüfsignals d steht. Wenn die Phasen auf diese Weise

r> aneinander angepaßt sind, treffen die kleinen Tintentröpfchen auf den Detektor 19 und wird das UN D-Glied 41 aus den bereits genannten Gründen gesperrt, so daß kein Ausgangssignal j erzeugt und die Erregungsspannung / stabilisiert wird. Somit kann im Bereich β ein normales Aufzeichnen erfolgen, was bereits im Zusammenhang mit F i g. 6 beschrieben wurde.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß das Prüfintervall in das Ruheintervall des Ablenk-Schreibkopfes eingefügt ist. Es versteht sich

4"> jedoch, daß das Prüfintervall auch in anderen Zeitintervallen untergebracht sein kann, z. B. im Abstand zwischen zwei Aufzeichnungsbildern, sofern das Prüfintervall sich nicht dem Aufzeichnen der Information überlagert

V) Weiterhin bezieht sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem genannten Ausführungsbeispiel auf eine Phasenanpassung für die kleinen Tintentröpfchen. Es versteht sich jedoch, daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in einem Schreiber einsetzen läßt, der

« größere Tintentröpfchen verwendet da der Zusammenhang zwischen der Erregungsspannung V_c und der Taktphase bei der Abtrennung der Tintentröpfchen ebenso bei großen Tintentröpfchen anwendbar ist

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Synchronisieren von Tröpfchenbildung und -aufladung bei einem Tintenstrahl- ■> schreiber, mit

— einer HF-Spannungsquelle,

— einer Düse zur Abgabe von druckbeaufschlagter Tinte zum Erzeugen eines Tintenstrahles,

— einem elektromechanischen Wandler zur Schwingungsanregung des Tintenstrahles derart, daß dessen Anfang regelmäßig in Ttntentröpfchen zerfällt,

— einem Schwingsignal-Generator, der an den elektromechanischen Wandler eine Spannung synchron zur Ausgangsspannung der HF-Spannungsquelle legt, um Schwingungen für abwechselnde Bildung großer und kleiner Tintentröpfchen zu erzeugen,

— Ladeelektroden zum Laden der Tintentröpfchen,

— einem Aufzeichnungssignal-Generator für den Ladeelektroden zuzuführende Aufzeichnungsinformation,

— Ablenkelektroden zum Ablenken der aufgeladenen Tintentröpfchen und >■>

— einem Auffänger für nicht zur Informationsaufzeichnung verwendete Timentröpfchen,

dadurch gekennzeichnet.

— daß der Aufzeichnungssignal-Generator (35) ein Rechtecksignal erzeugt, dessen Mitte synchron »o zu einer vorbestimmten Phase der Ausgangsspannung der H F-Spannungsquelle (3) ist, und

— daß vorgesehen sied:

— ein Prüfsignal-Gene-ator (32), von dem an die Ladeelektroden (8) ein ""echteck-Prüfsignal η synchron zum Aufzeichnungssignal und zur Ausgangsspannung der HF-Spannungsquelle (3) anlegbar ist, um auf einige der kleineren Tintentröpfchen (6) eine vorbestimmte Ladung zu übertragen,

— ein Umschalter (31) zum wahlweisen Anschließen des Aufzeichnungs- und des Prüfsignal-Generators (35,32) an die Ladeelektroden (8),

— ein Detektor (19) zum Erfassen der kleinen Tintentröpfchen (6), die richtig mit der Spannung r> des Prüfsignals geladen sind,

— ein dem Detektor nachgeschalteter Entscheider (21, 22, 23), der ermittelt, ob die kleinen Tintentröpfchen (6) richtig erzeugt und so mit der Spannung des Prüfsignals aufgeladen worden v> sind, und

— eine Korrekturschaltung^, 40,41),die aufgrund eines Ausgangssignals des Entscheiders (21, 22, 23) die Größe der Ausgangsspannung des Schwingsignal-Generators (25) steuert 1;

(F ig. 5).

2. Vorrichtung nach Anspruch I,
dadurch gekennzeichnet,

— daß die Korrekturschaltung (24,40,41) aufweist:

— einen Impulsgenerator (24) zum Erzeugen mi eines periodischen Impuksignals, wenn das Ausgangssignal des Entscheiders (21, 22, 23) an/.eigl, daß die Tintentröpfchen nicht richtig erzeugt und geladen sind, und daß der Schwingsignal-Gcnerntor aufweist: (Ti

— einen Multiplizierer (30) zwischen der HF-Spannungsquelle (3) und dem elektromechanischen Umsetzer (4),

— einen Zähler (26) zum Zählen der vom Impulsgenerator (24) erzeugten Impulse und

— einen Digital-Analog-Umsetzer (27) zwischen dem Zähler (26) und dem Multiplizierer (30)

(Fi&5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Mitte des Prüfsignales in Pr-jse zur Ausgangsspannung der HF-Spannungsquelle (3) liegt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Entscheider (21,22,23) aufweist:

— ein mit dem Detektor (19) verbundenes Bandpaßfilter (21) sowie

— einen Gleichrichter (22) mit einem Glättungsglied und einen Signalformer (23) in Reihe zum Ausgang des Bandpaßfilters (21)

(F ig-5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß das Bandpaßfilter (21) eine Kennlinie aufweist, die lediglich das Prüfsignal durchläßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Schwingsignal-Generator (25) weiterhin aufweist:

— eine Gleichspannungsqueile (28), und

— einen Addierer (29), der die Ausgangssignalspannungen von der Gleichstromquelle (28) und dem Digital-Analog-Umsetzer (27) addiert, um ein Ausgangssignai an den Multiplizierer (30) abzugeben

(F ig-5).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Korrekturschaltung aufweist:

— ein UND-Glied (41) mit drei Eingängen.

— ein NICHT-Glied (40) zwischen dem ersten Eingang des UND-Gliedes (41) und einem Ausgang des Signalformers (23) und

— einen Impulsgenerator (24) am zweiten Eingang des UN D-Gliedes (41), dessen dritter Eingang mit dem Prüfsignal-Generator (32) verbindbar ist

(F ig. 5).