DE2611282C3 - Vorrichtung zur Korrektur der Tröpfchenablenkung in einem Tintenstrahlschreiber - Google Patents

Description

Eine Vorrichtung zur Korrektur der Tröpfchenablenkung in einem Tintenstrahlschreiber der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 23 24 062 bekannt. Diese Vorrichtung korrigiert Fehlsynchronisationen zwischen der Tröpfchen-Abtrennungsphase und der Impulsphase des zur Aufladung der einzelnen Tröpfchen herangezogenen Aufzeichnungssignals, Derartige Fehlsynchronisationen bewirken, daß die einzelnen Tröpfchen nicht mit der vollen, jeweils für sie vorgesehenen Ladung versehen und daher von den Ablenkelektroden nicht so weit abgelenkt werden, wie es der aufzuzeichnenden Information eigentlich entspricht Zur Ermittlung solcher Fehlsynchronisationen wird der Auftreffpunkt der einzelnen Tröpfchen auf einer Tintenauffangblende ermittelt und entsprechend einer Verzögerungsschaltung positiv oder negativ beeinflußt so daß das Aufzeichnungssignal mehr oder weniger verzögert wird, um Phasengleichheit zwischen dem Aufzeichnungssignal und der Tröpfchenfolge zu erreichen. Arbeitet die bekannte Vorrichtung ordnungsgemäß, so wird jedes Tröpfchen mit der für es bestimmten vollen Ladung entsprechend dem Aufzeichnungssignal aufgeladen.

Die Flugbahn der Tintentröpfchen und damit das auf dem Aufzeichnungsträger entstehende Bild der aufzuzeichnenden Information hängen von einer Reihe von Variablen ab, zu denen außer der Ladung der einzelnen Tröpfchen auch deren Masse und Fluggeschwindigkeit gehören. Diese Variablen sind nur schwierig auf bestimmte vorgesehene Werte einzustellen und bei Dauerbetrieb des Gerätes nur schwierig konstant zu halten und gegen Umwelteinflüsse abzuschirmen. Zwar vermag die bekannte Vorrichtung unbeabsichtigte Änderungen in der Ladung ebenso wie die erwähnten Fehlsynchronisationen zu kompensieren; sie versagt jedoch bei Schwankungen in der Masse und/oder der Fluggeschwindigkeit der einzelnen Tröpfchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung anzu-

$5 geben, mit der sich die Genauigkeit der Aufzeichnung unabhängig von Schwankungen des Tintenstrahls, insbesondere der Masse und Fluggeschwindigkeit der einzelnen Tröpfchen, verbessern läßt.

Nach der im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe wird diejenige Größe, die letztlich für die Genauigkeit der Aufzeichnung verantwortlich ist nämlich die Ablenkung der einzelnen Tintentröpfchen selbst, erfaßt und zur Bildung des rückgekoppelten Korrektursignals herangezogen, so daß außer Schwankungen in der Ladung der einzelnen Tröpfchen (die auch auf Fehlsynchronisationen beruhen können) auch Schwankungen in der Masse und in der Fluggeschwindigkeit der einzelnen Tröpfchen kompensiert werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 18 07 306 ist es zwar bekannt, die Ablenkung der einzelnen Tröpfchen durch die Stärke eines Ablenkfeldes zu steuern. Eine Korrektureinrichtung zur Kompensation von Schwankungen in der Masse oder Flugbahn der Tröpfchen ist dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild eines Tintenstrahlschreibers mit einer Korrektureinrichtung,

F i g. 2 ein Schaltbild einiger der in F i g. 1 enthaltenen

f>5 Schaltungselemente,

Fig.3 ein Diagramm der Ausgangsspannung des Ablenkfühlers als Funktion der Ist-Ablenkung eines einzelnen Tröpfchens,

Fig,4 und 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Ablenkfühlers,

F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Kalibrierungssignals und

F ί g. 7 ein Blockschaltbild eines Tintenstrahlschreibers mit einer zweiten Ausführungsform einer Korrektureinrichtung,

Gemäß Fig, 1 wird eine Düse 51 durch einen elektromechanischen Wandler 54 in Schwingungen versetzt Der Wandler 54 ist über einen Verstärker 53 an eine Hochfrequenzquelle 52 angeschlossen. Der Wandler 54 ist in gebräuchlicher Weise um die Düse 51 herum oder in deren Nähe angebracht Die Schreibflüssigkeit (»Tinte«) wird unter Druck auf die Düse 51 gegeben und durchströmt diese in Richtung des Pfeiles C Aus der Düse tritt ein kontinuierlicher Tintenstrahl aus, der periodisch Einschnürungen aufweist Der Grad dieser Einschnürungen nimmt in Strömungsrichtung des Tintenstrahls zu und trennt diesen schließlich regelmäßig in diskrete Tintentröpfchen 55 auf. Die Erzeugung dieser Tintentröpfchen im Schreibstrahl erfolgt synchron zu den aufgeprägten Hochfrequenzsc'jwingungen. Eine von einem Aufzeichnungssignalgenerator erzeugte Signalspannung tritt synchron mit der Anregung des Wandlers 54 auf und entspricht der aufzuzeichnenden Information bzw. bildet diese ab. Diese Signalspannung wird einer Aufladeelektrode 56 aufgeprägt, die ihrerseits die sich durchfliegenden Tintentröpfchen des Schreibstrahls elektrisch auflädt, und zwar in einer vorbestimmten Phase, der der Tropfenbildungsphase im Schreibstrahl entspricht Die einzelnen Tintentröpfchen 55 werden unter Steuerung und nach Maßgabe dieser Spannung elektrisch aufgeladen. Die so aufgeladenen Tintentröpfchen werden nach Maßgabe der dem aufzuzeichnenden Muster entsprechenden Signalspannung durch ein elektrostatisches Feld abgelenkt, das zwischen Ablenkelektroden 57 aufgebaut ist. Die die Ablenkelektroden 57 durchfliegenden Tröpfchen werden also zwischen diesen Elektroden enter der Wirkung des Ablenkfeldes aus ihrer Flugbahn abgelenkt Die Ablenkelektroden 57 sind von einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 58 beaufschlagt. Die zur Aufzeichnung nicht verwendeten oder benötigten Tintentröpfchen 55 des Schreibstrahls werden von einem Tintenfänger 59 aufgefangen und ausgeblendet. Lediglich die zur Aufzeichnung verwendeten und benötigten und mit der entsprechenden Aufzeichnungsinformation beladenen Tintentröpfchen 55 des Schreibstrahls gelangen am Tintenfänger vorbei bzw. über diesen hinweg auf den Aufzeichnungsträger w 60 und erzeugen auf diesem die Aufzeichnungspunkte. Der Aufzeifhnungsträger 60 besteht vorzugsweise aus Papier.

Das die einzelnen Tröpfchen des Schreibstrahls elektrisch aufladende Signal wird in der Weise erhalten, daß ein Ablenkkalibrierungssignal eines Ablenkkalibrierungssignalgenerators 61, der mit der Tröpfchenerzeugung im Schreibstrahl synchronisiert ist, und ein Aufzeichnungssigna) von einem Aufzeichnungssignalgenerator 62, der ebenfalls mit der Tröpfchenbildung synchronisiert ist, in einer Mischstufe 63 kombiniert werden. Das kombinierte Ausgangssignal der Mischstufe wird in einer Justierstufe 64 justiert. Die Justierstufe 64 dient der Feinjustierung der Signalspannung, die die elektrische Aufladung der Tröpfchen des Schreibstrahls bewirkt.

Das von der Düse 51 e^eugte Tintentröpfchen 55 des Schreibstrahls wird so aufgeladen und so von der Komponente des Träpfchenablenkkalibrierungssignals des Tröpfchenaufladungssignsls abgelenkt, das der Aufladungselektrode aufgeprägt wird. Dieses Tröpfchenaufladungssignal wird durch Verstärkung der geregelten oder justierten Signalspannung erhalten. Die Verstärkung des Signals erfolgt in einem Verstärker 65 mit vorgegebenem Verstärkungsverhältnis. Ob der Grad der Ablenkung des einzelnen Tröpfchens dem vorgegebenen Betrag entspricht oder nicht, wird mittels eines Tröpfchenablenkfühlers 66 geprüft, dessen Ausgangssignal auf einen Ablenkprüfer 67 gegeben wird. Wenn der Grad der festgestellten Ablenkung, also die Istablenkung, vom vorbestimmten Wert also dem Sollwert, abweicht, wird von einem Ablenkkorrektursignalgenerator 68 ein der Differenz entsprechendes Signal erzeugt Dieses elektrische Signal wird auf den Spannungsregeleingang der Justiersiufe 64 für die Aufladungssignalspannung gegeben. In dieser Stufe wird die Spannung des Tröpfchenaufladungssignals so korrigiert bzw. justiert, daß die Ablenkung des Schreibstrahltröpfchens dem vorgegebenen Sollwert entspricht. In Reihe zur Hochfrequenzqueile 52 liegt ein Wellenformer 69. Der von der Hochfrequenzqueile 52 abgewandte Anschluß des Wellenformers 69 ist sowohl mit dem Kalibrierungssignalgenerator 61 als auch mit dem Aurzeichnungssignalgenerator 62 verbunden. Dadurch ist die Ablenkempfindlichkeit des Schreibstrahltröpfchens stets geregelt Das den einzelnen Aufzeichnungspunkt erzeugende Tintentröpfchen 55 des Schreibstrahls wird stets um einen dem vorgegebenen Sollwert oder Führungswert des Aufzeichnungssignals entsprechenden Wert abgelenkt Eine Aufzeichnung mit bestimmter vorgegebener Schreibhöhe kann jederzeit an bzw. auf einer genau vorgegebenen Stelle des Aufzeichnungsträgers 60 erfolgen.

In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Tintenstrahlschreibers der Erfindung wird also der Betrag der elektrischen Ladung jedes einzelnen Tröpfchens des Schreibstrahls in der Weise geregelt, daß der Betrag der Signalspannung geregelt wird, die der Aufladeelektrode 56 aufgeprägt wird. Die im Blockdiagramm der F i g. 1 gezeigten Schaltungsbausteine sind in F i g. 2 detaillierter gezeigt Der in F i g. 2 dargestellte Ablenkfüh'ler 66 enthält im wesentlichen einen optisch beaufschlagten Phototransistor 661, einen Verstärker 662 und einen Tiefpaßfilter 663, der seinerseits eine Diode, einen Widerstand, Kondensatoren und einen Verstärker enthält. Am Ausgangsanschluß des Phototransistors 661 tritt ein Signal auf, das eine Änderung der auf den Phototransistor auftreffenden Lichtmenge abbildet Dieses Signal wird im Verstärker 662 verstärkt und anschließend auf den Tiefpaßfilter 663 gegeben, von dem das Ausgangssignal abgegriflen wird. In der Fig.3 ist das Ausgangssigna! des Ablenkfühlers graphisch als Funktion der Ablenkung des Schreibstrahls dargestellt, der durch das Ablenkkalibrierungssignal aufgeladen ist.

Weiter ins Detail reichende Beispiele für den Aufbau des Ablenkfühlers 66 der Fig.2 zur Prüfung der Istablenkung des Schreibstrahltröpfchens 55, das durch das Ablenkkalibrierungssignal aufgeladen ist, sind in den Fig.4 und 5 gezeigt. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Ablenkfühlers tritt ein Ablenkkalibrierungstropfenstrahl 83 (im folgenden kurz »Kalibrierungsstrahl«) drrch einen Lichtstrahl 81. Der Kalibrierungsstrahl besteht aus einer Folge von Tröpfchen, die einen Strahl bilden. Der Kalibrierungsstrahl dient der Kalibrierung der Ablenkung des

schreibstrahls. Der Lichtstrahl 81 ist in vorgegebener Weise fest eingestellt. Eine x-axiale Bewegung des Kalibrierungsstrahls 83, die eine Folge der Tröpfchenablenkempfindlichkeit ist, wird als Änderung der Lichtmenge festgestellt, die auf den photoelektrischen Wandler 82, der vorzugsweise als Phototransistor 661 ausgebildet ist, trifft. Dabei entspricht einer Tropfenstrahlposition X ein vom Wandler erzeugtes elektrisches Ausgangssignal y (Fig.4). Wenn sich die Zentralachse des Kalibrierungsstrahls 83 und des Lichtstrahls 81 schneiden (x=0), ist der Betrag des elektrischen Ausgangssignals des Fühlers ein Minimum. Der Betrag des Ausgangssignals nimmt mit jeder Abweichung von der zentralen Durchdringung der beiden Strahlen zu. Die Regelung bzw. Stellung der den 1 > Strahltröpfchen aufgeprägten elektrischen Ladungen, die im Zusammenhang mit der vorstehenden Erläuterung der Fig. 2 beschrieben ist, wird unter Führung durch dieses elektrische Ait*cr;iniTssiiJnal bewirkt. Der Kalibrierungsstrahl 83 wird stets so geregelt, daß er den Lichtstrahl 81 zentral schneidet.

Der in Fig. 5 gezeigte Ablenkfühler ist unter Zugrundelegung des gleichen Prinzips aufgebaut. Unter Verwendung eines Linsensystems 91 und 92 wird jedoch ein zunächst breiterer Lichtstrahl 81 verwendet, der »ί gebündelt wird.

Die in der Fig. 2 gezeigte Stufe 67 zur Feststellung der Ablenkung besteht aus einem Vergleicher 671, der unter anderem einen Verstärker und einen Schnittstellenverstärker 672 enthält. Dieser Ablenkungsfühler 67 to prüft, ob das Fühlerausgangssignal in der in F i g. 4 gezeigten Weise im Minimum liegt oder nicht. Der Ablenkungsprüfer steuert die Justierslufe 64 für das die Schreibstrahltröpfchcn aufladende Signal, wobei über diese Stufe das Regelsignal erzeugt wird. π

Statt der Regelung auf das Minimum kann jedoch der Ablenkungsbetrag des Tintenlröpfchens beispielsweise auch in der in Fig. 3 gezeigten Weise auf einen Wert D 1 geregelt werden, für den der Wert des Fühlerausgangssignals Vl beträgt wobei dieser Wert im w Mittelbereich einer Flanke der Signalkennlinie liegt.

Im Rahmen des hier beschriebenen Ausführungsbeispieis sei im folgenden uas vurMciicnu gciumiuc Verfahren näher erläutert. Der Ablenkungsprüfer 67 enthält den Vergleicher 671, der eine Abweichung nach 4"> oben oder unten vom Sollwert Vi feststellt, und den an dem Ablenkungskorrektursignalgenerator 68 angeschlossenen Verstärker 672. Wenn die Istabweichung D des Tröpfchens des Kalibrierungsstrahls kleiner als D 1 ist. ist das Ausgangssignal V des Ablenkungsprüfers v> größer als Vl. Unter diesen Bedingungen wird dem Ablenkungskorrektursignalgenerator 68 ein niedriger Signalpegel aufgeprägt, beispielsweise der logische Signalpegel L Ist dagegen die Istablenkung D größer als der Sollwert D 1, ist also Vkleiner als Vl, so wird ein ϊ hoher Signalpegel erzeugt und dem Generator aufgeprägt, beispielsweise der logische Signalpegel H. Zur Stabilisierung des Arbeitsverhaltens des Ablenkungsprüfers 67 kann der Vergleicher 671 mit einer Hysteresekennlinie ausgestattet seiin. In der aus Fig.2 «> erkennbaren Weise ist der Ablenkkorrektursignalgenerator 68 im wesentlichen aus einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 681. einem Digital-Analog-Umsetzer 682 und einem Verstärker 683 aufgebaut. Der Generator 68 wird vom Prüfer 67 mit einem der beiden Signale Hoder f>5 /. beaufschlagt- Wird für D kleiner als D1 das Signal L erhalten, so zählt der Zähler 681 jeden vom Oszillator OSC2 einlaufenden Impuls positiv (vorwärts). Dadurch wird die am Ausgang des Umsetzers 682, der an den Zähler 681 angeschlossen ist, auftretende Spannung erhöht. Wird auf der anderen Seite das Signal H erhalten, wenn die Istablenkung D größer als die Sollablenkung D1 ist, so zählt der Zähler 681 negativ (rückwärts), so daß die am Ausgang des Umsetzers 682 auftretende Ausgangsspannung abnimmt. Die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers, die auf diese Weise eingestellt wird, wird additiv einer Gleichspannungsvorspannung eines bestimmten vorgegebenen Wertes in einem Addierer aufgeprägt. Dieses Summensignal dient als Steuereingangssignal für die Justierstufe 64 zur Justierung der Signalspannung zur Aufladung der Schreibslrahltröpfchen.

In dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt der Oszillator OSC2 mit vorgegebener Frequenz Impulse mit einer Periode, die länger als die Zeit ist, die von der Aufladung des Tintpnlrönfrhens durch die Aiifladnngselektrnde 56 bis zum Eintreffen des geladenen Tröpfchens am Detektor verstreicht.

Der Digital-Analog-Umsetzer 682 erzeugt eine von ihm veränderbare Spannung auf der Mittellage zwischen den Spannungspegeln und steuert die Justierstufe 64 für die Signalspannung, die der Tröpfchenaufladung dient Dabei wird die Gleichspannungsvorspannung für den Addierer so gesetzt, daß die Ablenkung des Tintentröpfchens möglichst dicht bei dem in F i g. 3 gezeigten Wert D1 liegt.

In der in Fig. 2 gezeigten Weise besteht der Ablenkkalibrierungssignalgenerator61 im wesentlichen aus einem Flipflop 611 und einer Klemmschaltung 612. Der Generator 61, der Aufzeichnungssignalgenerator 62 und der Vergleicher 63 bilden gemeinsam ein System zur Vorbereitung des Tröpfchenaufladungssignals.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das Ablenkkalibrierungssignal eine Rechteckimpulswelle, die sich um einen bestimmten Spannungsbetrag in eine Polaritätsrichtung erstreckt, deren Polarität der Polarität der Aufzeichnungssignalspannung entgegengesetzt ist. wobei diese Rechteckimpulswelle mit der Tröpfchenerzeugung synchronisiert ist. In dem in F i g. 6 gezeigten Diagramm ^i) IM uci ran uargcsiciti, uau uic Auiciiivuiiganaiiui ic rungsperioden β zwischen den Schreibperioden a liegen, zu denen der Schreiber aktuell aufzeichnet. Die Frequenz dieser Perioden kann dabei nach den Erfordernissen des Einzelfalls frei eingestellt werden. In dem in F i g. 6 gezeigten Beispiel besteht das Tröpfchenaufladesignal aus einer Aufzeichnungssignalkomponente 101 und einer Ablenkkalibrieningssignalkomponente 102. Alle während der Kalibrierungsperiode erzeugten Schreibstrahltröpfchen werden aufgeladen und vom Ablenkkalibrierungssignal abgelenkt. In dem Diagramm (I)' der F i g. 6 ist der Fall dargestellt, daß jede Sekunde einzelne Tintentröpfchen, die während der Ablenkkalibrierungsperiode β erzeugt werden, als Ablenkkalibrierungströpfchen verwendet werden.

Im Diagramm (2) der F i g. 6 ist als weiteres Beispiel eines Aufladesignals schließlich der Fall gezeigt, in dem die zur Eichung der Ablenkung verwendeten Tröpfchen in vorgegebenen festgelegten Zeitintervallen, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeder vierte Schreibstrahltropfen oder Aufzeichnungspunkt, während der Aufzeichnungsoperation erzeugt werden. Aufzeichnung und Eichung (Kalibrierung) des Schreibers erfolgen parallel zueinander.

In dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Tropfenaufladesignal der im

Diagramm (1)' der F i g. 6 gezeigten Art erzeugt. Für die Auslöseschwingung wird ein sinusförmiges Signal vom Oszillator OSC1 erzeugt und in einem Schmitt-Trigger 69 in eine Rechteckwelle umgewandelt, deren Frequenz im Flipflop 611 halbiert wird. Unter Führung durch Taktimpulse CP werden während des Schreibbetriebes des Tintenstrahlschreibers Aufzeichnungssignale, die du gleiche Polarität, dieselbe Impulsbreite und dieselbe Freq· ^nz wie die Taktimpulse haben, aus dem Aufzeichnungssignalgenerator 62 in der in F i g. 6 für die Periode α gezeigte Phase ausgelesen. Während des Ablenkkalibriertingszustandes des Tintenstrahlschreibers werden die tichsignale für die Tröpfchenablenkung vom Ablenkkalibrierungssigii..''cnerator 61 erzeugt. Diese Periode ist als Periode β in der F i g. 6 dargestellt. Die Signale werden im Addierer 63 zusammengestellt. Der Spanmingspegel des zusammengesetzten Signals wird in der Justierstufe 64 für das ι rupiCiicriäünduüngäSignäi jüäiicFi. L/Sä rc5üiiicr"cMuc Signal wird anschließend in einem Verstärker 65 verstärkt, der auf ein vorgegebenes Verstärkungsverhältnis fest eingestellt ist. Die so erzeugte verstärkte Spannung wird auf die Aufladeelektroden 56 gegeben.

Die Justierstufe 64 ist ein Vervielfacher, auf dessen einen EingangsanschluB die Steuerspannung vom Ablenkkorrektursignalgenerator 68 und auf dessen anderen EingangsanschluD die Signalspannung vom Tröpfchenaufladesignalgenerator geprägt werden. Die Signalspannung vom Tröpfchenaufladesignalgenerator wird durch die Steuerspannung vom Ablenkkorrekturs'^nalgenerator 68 justiert.

Wenn die Istablenkung D kleiner als die Sollablenkung DI ist, erhöht die Justierstufe 64 die Spannung des Tröpfchenaufladesignals, so daß die Ablenkung des Schreibstrahltröpfchens näher an den Sollwert D1 herangeführt wird. Wenn die Istablenkung D größer als die Sollablenkung D1 ist, vermindert die Justierstufe 64 die Tröpfchenaufiadesignalspannung, so daß die Ablenkung des Schreibstrahltröpfchens ebenso wiederum näher an den Sollwert D 1 herangeführt wird. Selbst wenn also die Ablenkempfindlichkeit der Schreibstrahltröpfchen schwankt, wird der Betrag der Ablenkung D so geregelt, daß er stets dem Wert D1 entspricht und stets und unter allen äußeren Einflüssen eine Aufzeichnung erhältlich ist, die eine vorgegebene Höhe aufweist und genau eine vorgegebene Position auf dem Aufzeichnungsmaterial einhält.

Es sei Vdie Tröpfchenaufladesignalspannung. die der Aufladeelektrode aufgeprägt werden muß, um das Schreibstrahltröpfchen in der gewünschten Weise aufzuladen, um eine Ablenkung D des so aufgeladenen Tröpfchens zu erhalten. Der Betrag der Ladung Q des Tintentröpfchens sei proportional der Signalspannung V. Aus der Gleichung 1 erhalt man unter diesen Bedingungen für die Ablenkung

n- V

In der Gleichung 2 ist eta der Wirkungsgrad der Ablenkung. Wie bereits eingangs ausgeführt schwankt dieser Wirkungsgrad unter dem Einfluß der Umgebungsbedingungen, die auf den Tintenstrahlschreiber einwirken und bzw. oder durch Parameterveränderungen, die beim Dauerbetrieb des Tintenschreibers auftreten.

Beim Tintenstrahlschreiber der Erfindung wird das Tröpfchenaufladesigisai V jedoch in der Weise der Aufladeelektrode aufgeprägt, daß das aus der Aufzeichnungssignalspannung VT? und der Ablenkkalibrierungs- signalspannung VC zusammengesetzte Kombinationssignal der Aufladeelektrode über die Justierstufe für die Tröpfchenaufladesignalspannung und den Festwertverstärker in der im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Weise zugeführt werden. Wenn C die Gesamtver stärkung der die Signalspannung verarbeitenden Schaltungsbauelemente ist, so wird die Tröpfchenaufladesignalspannung V

V = G(VR+ VC).

(3)

Durch einsetzen der Gleichung 3 in Gleichung 2 erhält man

D = /i- G(VR + VC)

= /; G VR + n- G- VC = DR + DC.

(4)

wenn aisu im ι niieiisirariiscrireioer uer 2» Erfindung aer Wirkungsgrad eta schwankt, wird die Gesamtverstärkung G so geregelt, daß der Term DC stets konstant einen vorbestimmten Wert einhält. Dadurch ist auch VC konstant. Wesentlich ist. daß das Produkt

stets auf einen konstanten Wert geregelt wird. Nach Gleichung 4 führt dies aber automatisch dazu, daß der Betrag der für die Aufzeichnung benötigten Ablenkung

in DR ausschließlich eine Funktion der Aufzeichnungssignalspannung VR ist. Unter Führung durch die Aufzeichnungssignalspannung VR kann das Tintentröpfchen des Schreibstrahls stets genau und reproduzierbar auf eine exakt vorbestimmte Stelle des

jj Aufzeichnungsträgers gelenkt werden.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Ladung des einzelnen Schreibstrahltröpfchens in der Weise geregelt, daß die der Aufladeelektrode aufgeprägte Signalspannung geregelt wird. Es ist für den Fachmann einleuchtend, daß die Tröpfchenladung prinzipiell auch in beliebiger anderer Art regelnd beeinflußbar ist.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht die Herstellung deutlich

4-, leistungsfähigerer preisgünstiger Tintenstrahlschreiber, die eine eindeutig dem Eingangssignal zugeordnete Schreibstrahlablenkung selbst dann aufweisen, wenn der Schreiber im Dauerbetrieb benutzt wird oder extreme Umwelteinflüsse auf den Schreiber einwirken.

V) Unter allen Bedingungen wird eine außerordentlich genaue Aufzeichnung, insbesondere im Hinblick auf die Schreibhöhe und die Schreibposition auf dem Aufzeichnungsträger, erzielt Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin dung ist der Tintenstrahlschreiber so aufgebaut daß die Ablenkung eines Tintentröpfchens abgetastet wird und unter Führung durch die abgefühlte Ablenkung bzw. die diese abbildende Information wird die Stärke eines Ablenkfeldes verändert so daß wiederum die Ablen kung des tintentröpfchens stets einem vorgegebenen Sollbetrag entspricht. Das erzeugte Tintentröpfchen wird durch das Ablenkkalibrierungssignai aufgeladen, das zwischen die Aufzeichnungssignale eingeschoben ist Dabei wird abgetastet ob die Ablenkung des Tröpfchens dem vorgegebenen Sollwert entspricht oder nicht Urn ein Abweichen der Ablenkung des Eichtröpfchens vom vorgegebenen Sollwert zu verhindern, wird die Stärke des auf das geladene Tröpfchen emwirken-

den Ablenkfeides durch ein Tropfen-Ladesignal geregelt, das durch Kombination des Aufzeichnungssignals und des Ablenkkalibrierungssignals oder Eichsignals erhalten wird. Auf diese Weise kann die Aufzeichnung mit einer vorgegebenen Schreibhöhe auf einer genau vorgegebenen Position auf dem Aufzeichnungsträger durchgeführt werden.

Ein nach diesen Kegelprinzipien aufgebautes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 7 schematisch gezeigt. Der aus der Düse 51 austretende Tintentropfen 55 wird elektrisch aufgeladen und durch eine Tropfenablenkkalibrierungssignalkomponente eines Tropfenaufladesignals abgelenkt, das einer Aufladeelektrode 56 aufgeprägt wird. Das Tropfenaufladesignal, das der Aufladeelektrode 56 aufgeprägt wird, wird dabei in der Weise erzeugt, daß das vom Tropfenablenkkalibrierungssignalgenerator 61 erzeugte Ablenkeichsignal, das mit der Tropfenerzeugung synchronisiert ist,

H f

In dieser Gleichung ist e«a der Wirkungsgrad der Ablenkung. Wie bereits vorstehend erläutert, schwankt der Wirkungsgrad unter dem Einfluß der Umgebungsbedingungen des Scnreibers sowie unter dem Einfluß der im Dauerbetrieb vom Schreiber selbst geschaffenen Betriebsbedingungen.

Im Schreiber nach dem vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird das Tröpfchenaufladesignal VS, das der Aufladeelektrode 56 aufgeprägt wird, in der Weise erhalten, daß ein Kombinationssignal aus der Aufzeichnungssignalspannung VR und der Ablenkkalibrierungssignalspannung VCerzeugt wird, und daß dieses Kombinationssignal über einen Verstärker mit konstanter Verstärkung der Aufladeelektrode, wie im Zusammenhang mit der Fig. 7 erläutert, zugeführt wird. Wenn daher die Gesamtverstärkung aller die Signalspannung verarbeitenden Schaltungsbauelemente wiederum G ist, kann die

nrl pin \inn f'inpm AiifTpir'hniincTccionalapnpratrtr t%1 TrönfrhpnaiiflaHpsianalsnannnno V.** wip fnlcrt hpsrhrip-

erzeugtes Aufzeichnungssignal, das ebenfalls mit derselben Tropfenerzeugung synchronisiert ist, in einer Mischstufe 63 miteinander kombiniert werden und das so erhaltene Kombinationssignal in einem Verstärker 65 mit konstanter Verstärkung verstärkt wird.

Ob die Istablenkung des Tröpfchens dem vorgegebenen Sollwert entspricht oder nicht, wird durch einen Tropfenablenkfühler 66 und einen Tropfenablenkprüfer 67 überwacht. Wenn der Betrag der Ablenkung vom vorgegebenen Sollwert abweicht, wird ein der Abweichung entsprechendes elektrisches Signal vom Ablenkkorrektursignalgenerator 68 erzeugt. Dieses Korrektursignal wird auf einen Ausgangsspannungssteuereingang einer Ablenkspannungsquelle 70 gegeben, deren Ausgangsanschluß auf Ablenkelektroden 57 geschaltet ist, die das auf das elektrisch geladene Tintentröpfchen zu seiner Ablenkung einwirkende elektrische Ablenkfeld aufbauen. Um den Betrag der Ablenkung des Tröpfchens auf einen vorgegebenen Sollwert einzustellen, wird die Ausgangsspannung der Ablenkspannungsquelle 70 justiert und wird damit gleichzeitig der Betrag der auf das Tröpfchen einwirkenden Ablenkspannung justiert Dementsprechend if« die Ablenkempfindlichkeit des Iröptchens stets auf einen vorbestimmten Wert geregelt und wird so daß zur Aufzeichnung verwendete Tintentröpfchen entsprechend der Größe des Aufzeichnungssignals stets um einen vorbestimmten Betrag abgelenkt, so daß mit genau vorgegebener Schreibhöhe auf einer exakt eingehaltenen vorgegebenen Position auf dem Aufzeichnungsträger 60 die durch das Aufzeichnungssignal aufgeprägte Information dargestellt werden kann.

Es sei VS die Tröpfchenaufladesignalspannung, die der Aufladeelektrode 56 aufgeprägt wird, um das Tröpfchen aufzuladen, VD die von der Ablenkspannungsquelle 70 den Ablenkelektroden aufgeprägte Ablenkspannung und D die Ablenkung des durch die Aufladespannung elektrisch aufgeladenen Tröpfchens. Da die elektrische Ladung C? des Tintentröpfchens der Spannung KS proportional ist und die Stärke E des elektrischen Feldes proportional der Spannung VD ist, ist die Ablenkung Ddurch folgende Gleichung gegeben:

ben werden:

VS = G(VR + VC) Aus den Gleichungen 5 und 6 folgt

D = η ■ VD- G(VR + VC)

= η- VD- G ■ VR + η ■ VD ■ G ■ VC (7)

= DR + DC DR = /ΐ· VD G VR DC = η- VD G- VC

D = π · VD- VS

(5)

Selbst wenn bei der Vorrichtung der Erfindung größere Abweichungen der Betriebsparameter auftreten, wird also VD so geregelt, daß DC stets einen festen und konstanten Wert aufweist. Dementsprechend ist auch VC konstant. Dabei wird die Regelung in der Weise durchgeführt, daß das Produkt

VD

ein konstanter Wert ist Das heißt aber gleichzeitig, daß der Betrag der Ablenkung DR des zum Aufzeichnen verwendeten Strahltröpfchens ausschließlich und eindeutig durch die Aufzeichnungssignalspannung VR bestimmt ist und das Tintentröpfchen unter Führung ausschließlich durch die Größe VR präzise auf eine vorgegebene Stelle auf dem Aufzeichnungsträger gelenkt werden kann, und zwar unabhängig von Drifterscheinungen der Betriebsparameter.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind unter der Annahme einer Ablenkung des Tintentröpfchens aus seiner vorgegebenen Flugbahn unter der Einwirkung eines elektrischen Ablenkfeldes erläutert Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch für Systeme auslegbar, bei denen das Tintentröpfchen in einem Magnetfeld abgelenkt wird, wobei die magnetische Feldstärke des magnetischen Ablenkfeldes geregelt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   t. Vorrichtung zur Korrektur der Tröpfchenablenkung in einem Tintenstrahlschreiber, bei dem die Tinte von einer Düse unter Druck ausgestoßen und in einzelne Tröpfchen aufgeteilt wird, die von Ladeelektroden elektrisch geladen, von Ablenkelektroden entsprechend ihrer jeweiligen Ladung abgelenkt und auf einen Aufzeichnungsträger bzw. eine davor angeordnete Auffangeinrichtung gerichtet werden, wobei die Ladeelektroden einen Teil der Tröpfchen mit einer Ladung einer dem aufzuzeichnenden Signal entsprechenden Amplitude und einen weiteren Teil der Tröpfchen mit einer Ladung einer von der Signal-Amplitude verschiedenen, einem Kalibrierungssignal entsprechenden Amplitude aufladen, und wobei an der Auffangeinrichtung ein Ablenkfühler angeordnet ist, der die Abweichung der Flugbana der mit der dem Kalibrierungssignal entsprechenden Ladung aufgeladenen Tröpfchen von einem vorgegebenen Raumpunkt ermittelt und bei Abweichung ein Korrektursignal auf die Ladeoder Ablenkelektroden rückkoppelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal auf eine die Amplitude des aufzuzeichnenden Signals und des Kalibrierungssignals verändernde Justierstufe (64) bzw. eine die Spannung der Ablenkelektroden (57) bestimmende Steuerstufe (70) rückgekoppelt ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Korrektursignals ein umsteuerbarer Zähler (68i/ vorgesehen ist, der bei Abweichung der Flugbahn der entsprechend dem Kalibrierungssignal aufgeladenen Tröpfchen in einer Richtung die von einem Oszillator erzeugten Impulse vorwärts und bei Abweichung in der entgegengesetzten Richtung rückwärts zählt, und daß das Ausgangssignal des Zählers (681) über einen Digital/Analog-Umsetzer (682) geleitet und der Justierstufe (64) bzw. der Steuerstufe (70) zugeführt wird (F i g. 2).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierstufe (64) einen mit dem Korrektursignal und dem Kalibrierungssignal beaufschlagten Vervielfacher aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkfühler (66) einen von einem Lichtstrahl (81) beleuchteten photoelektrischen Wandler (82) umfaßt und die entsprechend dem Kalibrierungssignal aufgeladenen Tröpfchen (83) den Lichtstrahl (81) schneiden (F ig· 4).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkfühler (66) ein Linsensystem (91, 92) umfaßt, das den Lichtstrahl (81) an der von den Tröpfchen (83) durchsetzten Stelle bündelt (F ig. 5).