DE3218781C2

DE3218781C2 -

Info

Publication number: DE3218781C2
Application number: DE3218781A
Authority: DE
Inventors: Masanori Horike; Yutaka Tokio/Tokyo Jp Ebi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1987-11-26
Also published as: US4418352A; DE3218781A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Farbstrahldrucker ist aus der DE-OS 24 28 425 bekannt. Dieser bekannte Farbstrahldrucker umfaßt einen Ausstoß kopf für die Erzeugung eines in einzelne Farbtröpfchen zerfallenden Farbstrahls, ferner eine Einrichtung zur elektrostatischen Aufladung ausgewählter Farbtröpfchen, eine Einrichtung zur elektrostatischen Ablenkung der aufgeladenen Farbtröpfchen, ferner einen Aufladungsimpulsgenerator für die Erzeugung von Aufladungsimpulsen für die Phasensuche und schließlich auch einen Auffänger für die nicht auf den Aufzeichnungsträger auftreffenden Farbtröpfchen. In dem Auffänger sind bei diesem bekannten Farbstrahldrucker Elektroden vorgesehen, um das Auftreffen von Farbtröpfchen auf verschiedene Zellen des Auffängers festzustellen. Mit dieser Anordnung läßt sich somit feststellen, ob die aufgeladenen Farbtröpfchen auf eine erste Zelle oder auf eine zweite Zelle auftreffen, so daß dadurch eine Lagebestimmung möglich ist.

Aus der DE-AS 19 60 522 ist ebenfalls ein Farbstrahldrucker bekannt, bei dem ein üblicher Auffänger für die nicht auf den Aufzeichnungsträger fallenden, aufgeladenen Farbtröpfchen vorgesehen ist. Von dem Auffänger gelangen die Farbtröpfchen zu einem Abflußbehälter. Es ist ferner ein Detektor vorgesehen, der alle über einen Kanal fließende Farbtröpfchen erfaßt und für jedes Farbtröpfchen ein Detektorsignal erzeugt, wodurch ebenfalls ein Maß für die aufgeladenen Farbtröpfchen erhalten wird.

Aus der DE-OS 23 31 803 ist ein Tintenstrahlmatrixdrucker mit der wesentlichen Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt, wobei jedoch zwei Auffänger zur Anwendung gelangen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Farbstrahldrucker der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß die optimale Aufladung der Tröpfchen bei Übereinstimmung der Tröpfchenbildungs- und der Tröpfchen aufladungs-Phase aus einer am Tintenauffänger gemessenen Spannung mit verbesserter Stabilität genau ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungs teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Auffängers lassen sich bekannte Schwierigkeiten wie beispielsweise das Auftreten von Rauschsignalen, das Auftreten einer fehlerhaften Gleichstrom-Vorspannung oder auch das Auftreten von Kriechströmen aufgrund eines Bespritzens oder Besprühens des Auffängers durch die Farbe wirksam beseitigen.

Die besondere Konstruktion des Auffängers nach der vorliegenden Erfindung führt dazu, daß abhängig von der Anzahl der aufgefangenen Tröpfchen der durch den Durchgang nach unten verlaufende Farbstrom einen größeren oder kleineren Querschnitt hat, was wiederum bedeutet, daß der durch die Farbfließspur bewirkte elektrische Widerstand nicht konstant ist sondern beispielsweise bei zunehmender Anzahl der aufgefangenen Farbtröpfchen (pro Zeiteinheit) geringer wird, da die Querschnittsfläche der Farbfließspur größer wird.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Farbstrahldruckers mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer in dem Drucker der Fig. 1 vorgesehenen Ladungs fühlschaltung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer ebenfalls in dem Drucker der Fig. 1 vorgesehenen Phasensteuerschaltung;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, in welchem die Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Phasensteuerschaltung gezeigt ist;

Fig. 5a und 5b mittels einer Ladungsfühlschaltung gemessene Wellenformen;

Fig. 6a eine vertikale Schnittansicht durch einen Auffänger und diesem zugeordnete Teile;

Fig. 6b eine Schnittansicht entlang der Linie VIA-VIA der Fig. 6a;

Fig. 6c eine vertikale Schnittansicht durch eine abgewandelte Ausführungsform des Auffängers und der ihm zugeordneten Teile;

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht durch noch eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Auffängers und der ihm zugeordneten Teile;

Fig. 8 eine vertikale Schnittansicht durch noch eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Auffängers und der ihm zugeordneten Teile;

Fig. 9 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Ladungsfühlschaltung;

Fig. 10 ein Blockschaltbild nach einer weiteren Ausführungs form der Phasensteuerschaltung;

Fig. 11 ein Zeitdiagramm, in welchem die Arbeitsweise der Phasensteuerschaltung der Fig. 10 dargestellt ist;

Fig. 12 ein Schaltbild nach einer weiteren Ausführungs form der Phasensteuerschaltung;

Fig. 13 ein Zeitdiagramm, in welchem die Arbeitsweise der Phasensteuerschaltung der Fig. 12 wieder gegeben ist;

Fig. 14a ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Verstärkers;

Fig. 14b ein Zeitdiagramm, in welchem die Arbeitsweise der Verstärkers der Fig. 14a wiedergegeben ist;

Fig. 15a eine Schaltung nach einer weiteren Ausführungs form des Verstärkers;

Fig. 15b ein Zeitdiagramm, in welchem die Arbeitsweise des Verstärkers der Fig. 15a wiedergegeben ist; und

Fig. 15c ein Zeitdiagramm, das einen abgewandelten Aus gang am Verstärker der Fig. 15a wiedergibt.

In Fig. 1 weist ein Farbstrahldrucker eine Farbpatrone 10 und eine Pumpe 12 auf, um Farbe von der Patrone 10 zu einem Zwischenspeicher 14 zu pumpen. Der Zwischenspeicher 14 gibt die Farbe mit einem konstanten Druck über ein Filter 16 an einen Farbausstoßkopf 18 ab. der Farbausstoßkopf 18 weist einen elektrostriktiven Schwingungserzeuger 20 auf, welcher mit einer vorbestimmten Frequenz angesteuert ist, um der Farbe eine Druckschwingung zu erteilen. Die aus der Düse des Kopfes 18 ausgestoßene Farbe wird an einer Stelle, die in einem vorbestimmten Abstand von der Düse angeordnet ist, in eine Folge von Tröpfchen geteilt. Die Ladeelektrode 22 ist an der Stelle angeordnet, wo es zu der Trennung oder Aufteilung der Farbe kommt, um so jedes Farbtröpfchen selektiv mit einer Polarität zu laden, welche der einer angelegten Spannung entgegengesetzt ist. Geladene Farbtröpfchen werden durch ein zwischen Ablenk elektroden 24 a und 24 b erzeugtes, elektrisches Feld abgelenkt, um auf ein Blatt Papier 26 aufzutreffen. Nicht geladene Farbtröpfchen treffen dagegen auf einen Auffänger 28 auf und fließen dann von dem Auffänger 28 Tröpfchen für Tröpfchen aufgrund ihres Gewichts in einen Filter 30. Eine Pumpe 32 saugt die Farbe aus dem Filter 30 in einen Sammelbehälter 34 und anschließend in einen Farbbehälter 36. Die Pumpe 12 pumpt auch diesen Teil der Farbe in den Zwischenspeicher 14.

Der Auffänger 28 ist aus einem leitenden Material hergestellt und fest an einem Halter 38 angebracht, welcher aus einem Isoliermaterial hergestellt ist. Ein aus Isolier material hergestelltes Rohr 40 verbindet den Halter 38 mit dem Filter 30. Ein Gehäuse des Filters 30 zum Aufnehmen eines Filterteils ist aus Metall hergestellt und geerdet. Der Widerstand zwischen dem Auffänger 28 und dem Filter (Erdpotential) 30 ist gemessen worden und liegt im Bereich von 10 bis 100 MΩ, wenn sowohl der Halter 38 als auch das Rohr 40 mit Farbe benetzt sind, während er bei 100 kΩ oder darüber liegt, selbst wenn mit Absicht zugelassen wird, daß eine beträchtliche Menge darauf verbleibt. Ein Schutzdraht 42 hat einen Kern, der mit einem Ende mit dem leitenden Auffänger 28 und mit seinem anderen Ende mit einer Ladungsfühlschaltung 44 verbunden ist. Die Umhüllung des Schutzdrahtes 42 ist geerdet. Der Schutzdraht 42 hat eine erdfreie Kapazität von 100 bis 1000 pF. Erforderlichenfalls kann der Kern über einen Feldeffekttransistor 45 geerdet werden, der zum Erden des Auffängers 28 verwendet wird.

In Fig. 2 weist die Ladungsfühlschaltung 44 einen Eingangs widerstand 46 auf, dessen Widerstandswert R _C kleiner als der Farbwiderstand R _G zwischen dem Auffänger 28 und dem Filter (Erde) 30 und etwa gleich 100 kΩ ist. Der Widerstand 46 ist vorgesehen, um den Erdungswiderstand auf der Seite bei dem Auffänger 28 von einer Instabilität freizumachen, welche andernfalls eine Schwankung des Wider standswertes R _G infolge eines Verschmierens mit Farbe zur Folge haben würde. Der Widerstand 46 ist zur Impedanz umsetzung mit einem Feldeffekttransistor 48 verbunden, der seinerseits mit einem Operationsverstärker 50 verbunden ist. Der Operationsverstärker 50 ist mit einem Hochpaßfilter 52 und über dieses mit einem Integrator 54 zum Glätten einer Gleichspannungskomponente verbunden. Der Integrator 54 ist mit einem Vergleicher 56 verbunden.

Eine Phasensteuerschaltung 58 (Fig. 1) hat einen in Fig. 3 wiedergegebenen Aufbau und arbeitet in einer Weise, die in Fig. 4 dargestellt ist. Die Phasensteuerschaltung 58 wird mit Taktimpulsen Op versorgt, deren Frequenz 1,6 MHz beträgt. Diese Eingangsimpulse Op werden von einem Zähler 60 gezählt, welcher einen Zählcode mit einer Gruppe von Bits A bis D (A = erste Ziffer, . . . D = vierte Ziffer) erzeugt. Von diesen Bits wird das Bit A als Schiebeimpuls an ein Serien-Parallel-Schieberegister 62 angelegt, während der Impuls D als ein Eingangssignal angelegt wird. Impulse, die an den Ausgangsanschlüssen 0 bis 7 des Schieberegisters 62 erscheinen, sind somit fortlaufend bzw. sequentiell jeweils in der Phase um die Frequenz der Schiebeimpulse A verschoben und haben eine Impulsdauer, welche gleich der der Ausgangsbits D des Zählers 60 ist. Einer der Register ausgänge wird als Schwingungserzeuger-Ansteuerimpuls Vp über einen Datenselektor 64 an eine Ansteuerverstärker schaltung 66 (Fig. 1) angekoppelt.

Die Bits B bis D des Zählers 60 werden einem Dekodierer 68 zugeführt, welcher dann Impulse, die an seinem ersten Ausgangsanschluß 0 und an seinem fünften Ausgangsanschluß 4 erscheinen, an einen Frequenzteiler 70 bzw. an ein Flip-Flop 72 des T-Typs abgibt. Der Ausgang Q des Flip- Flops 72 wird als Ladungszeitsteuersignal Cp an eine Drucksignale erzeugende Schaltung 74 angelegt. Der Impuls, der durch den Frequenzteiler 70 1/16 geteilt und durch ein UND-Glied 76 auf die Breite des Ausgangsimpulses am Anschluß 0 des Dekodierers 68 geformt worden ist, wird als ein Phasensuch-Ladeimpuls Pp an einen Ladungsverstärker 78 (Fig. 1) angekoppelt. Wie in Fig. 4 dargestellt, folgt auf eine Folge von sechzehn aufeinanderfolgenden Impulsen Pp eine Unterbrechung, welche der gleichen Anzahl Impulse entspricht, und sie liegen wiederholt beispiels weise mit einer Periode von 320 µs wieder an. Das Ladungs zeitsteuersignal Cp ist dagegen eine Folge von Impulsen, deren Dauer (mit hohen oder logischen Pegel "1") das Acht fache der Dauer der Impulse Pp ist. Während in der darge stellten Ausführungsform die Ladeimpulse Pp und die Ladungssteuerimpulse Cp einzeln in ihrer Phase festgelegt sind, haben die Schwingungserzeuger-Ansteuerimpulse Vp eine Phase, welche in Abhängigkeit von den Schieberegister ausgängen 0 bis 7 verschoben oder geändert wird, welche wahlweise durch den Datenselektor 64 entsprechend einem Zählcodeausgang A bis C des Zählers 80 erzeugt werden. Das heißt, der Ladespannungsimpuls hat eine feste Phase, während die Trennphase, um Farbe in Tröpfchen zu trennen bzw. aufzuteilen, verschiebbar ist.

In den Fig. 1 bis 4 wird für ein Phasensuchen ein Suchbefehl signal hoch (oder logisch "1" gemacht, so daß dann eine Schaltanordnung (oder ein Relais) 82 den Ladungsver stärker 78 mit der Ladeelektrode verbindet, und gleich zeitig wird eine Ablenkspannungs-Quellenschaltung 84 entregt (oder abgeschaltet). In dieser Lage versorgt der Verstärker 78 die Ladeelektrode 22 über die Schaltanordnung 82 mit einer Folge von Ladeimpulsen mit negativem konstantem Pegel, welche synchron mit den Phasensuch-Lade impulsen Pp sind, welche eine Periode von 10 µs haben und mit der Periode von 320 µs wiederholt anliegen. Der Aus gangszählcode des Zählers 80 soll nunmehr "000" sein. Dann werden die Impulse an dem Ausgangsanschluß 0 des Schieberegisters 62 als Schwingungserzeuger-Ansteuerimpulse Vp an den Ansteuerverstärker 66 angelegt. Folglich wird die Farbe bei einer Phase, die der Periode oder Phase (relativ zu der Phase der Impulse Pp) der Ansteuerimpulse Vp entspricht, in Tröpfchen getrennt bzw. aufgeteilt. Wenn diese Trennung bezüglich der Impulse Pp genau zeitgesteuert ist, werden die Farbtröpfchen mit der positiven Polarität geladen und treffen auf den Auffänger 28.

Folglich werden eine Gruppe von sechzehn Farbtröpfchen geladen, und die nächste Gruppe von sechzehn Farbtröpfchen wird ungeladen belassen; das sich ergebende Ladungsmuster hat dann die Periode von 320 µs. Hierdurch wird bewirkt, daß alle Farbtröpfchen auf den Auffänger 28 auftreffen. Somit schwankt dann das Auffängerpotential in der gleichen Weise wie das Ladungsmuster. Inzwischen macht das Basis potential des Feldeffekttransistors 48 des Ladedetektors 44 infolge der erdfreien Kapazität des Schutzdrahtes 42 und der Zeitkonstante des Widerstands 46 des Ladedetektors 44 eine Schwankung entlang einer sinus förmigen Welle oder einer Hüllkurve durch. Die Spannung, die eine solche sinusförmige Welle hat, wird durch den Transistor 48 invertiert, und wird dann durch den Opera tionsverstärker 50 invertiert und verstärkt, um dann mit positivem Pegel dem Tiefpaßfilter 52 zugeführt zu werden. Das Tiefpaßfilter 52 dient zum Unterdrücken von Rauschen, dessen Periode 320 µs kurz ist. Der Integrator 54 glättet die sinusförmige Welle mit einer Periode von 320 µs, um sie auf einen konstanten Gleichspannungswert zu stabilisieren. Der Vergleicher 56 vergleicht die Gleichspannung mit einer Bezugsspannung. Wenn die Gleichspannung höher als die Bezugsspannung ist, ist der Ausgang des Vergleichers 56 "0", wodurch angezeigt wird, daß ein Farbtröpfchen geladen worden ist. Der Vergleicherausgang geht auf "1", wenn ein Farbtröpfchen nicht oder unvollständig geladen worden ist.

In Fig. 5a und 5b sind Ausgangswellenformen für das Tief paßfilter 52 des Ladedetektors 44 dargestellt. Die Kurve in Fig. 5a stellt ein Meßergebnis dar, wenn der Auffänger halter 38 und das Rohr 40 leer sind, während die Kurve der Fig. 5b ein Meßergebnis darstellt, wenn diese Teile gefüllt sind. Aus diesen Kurven ist zu ersehen, daß sich der verstärkte Spannungspegel von dem leeren zu dem gefüllten Zustand etwas unterscheidet; bei der üblichen Arbeits weise unterscheidet er sich kaum, da die Farbe durch die Pumpe 32 abgesaugt wird, so daß die Innenflächen des Halters 38 und des Rohrs 40 naß bzw. benetzt gehalten werden.

Der Ausgang des Vergleichers 56 wird an eine (nicht dar gestellte) Drucksteuereinheit und an ein UND-Glied 86 in der Phasensteuerschaltung 58 angelegt. Die Drucksteuer einheit macht das Phasensuchsignal "1" und versorgt dann mit einer Periode von 10 µs das UND-Glied 86 mit Phasenunterscheidungsimpulsen Pdk. Wenn der Ausgang Pok des Vergleichers 56 "0" wird, wodurch angezeigt wird, daß ein Farbtröpfchen geladen worden ist, stoppt die Drucksteuer einheit das Erzeugen der Impulse Pdk, um mit einer Druck ladungssteuerung zu beginnen. Solange der Ausgangspegel des Vergleichers 56 "1" ist, was keine Ladung auf Farb tröpfchen anzeigt, versorgt das UND-Glied 86 den Zähler 80 alle 10 µs mit einem Impuls, so daß der Zähler 80 um 1 inkrementiert wird, und der Datenselektor 64 erzeugt einen Impuls, der von dem Anschluß "i + 1" des Schiebere gisters 62 statt eines Impulses von dem Anschluß "i" ange koppelt wird (was einen Phasenschiebeschritt bedeutet). Der Zähler 80 wird periodisch inkrementiert. Solange Impulse von einem der Anschlüsse 0 bis 7 des Schieberegisters 62 als Ansteuerimpulse Vp dem Ansteuerverstärker 66 zugeführt werden, werden Farbtröpfchen geladen, um den Ausgang des Vergleichers 56 "0" zu machen. Wenn der Ausgang des Vergleichers 56 während eines Phasensuchvorganges von "1" auf "0" schaltet, erzeugt die Phasensteuer schaltung ihren Phasensuchbefehl "0", um das System für einen Druckbetrieb zu konditionieren. Für den Druckbe trieb verbindet die Schaltanordnung 82 den Verstärker 88 mit der Ladeelektrode 22, der Feldeffektransistor 48 wird angeschaltet, und die Ablenkungsspannungsquelle 84 wird ebenfalls angeschaltet, um die Ablenkelektrode 24 b mit einer vorbestimmten positiven oder negativen Hochspannung zu versorgen. Der Drucksignalgenerator 74 erzeugt eine Spannung, dessen Pegel sich schrittweise ändert. Diese Spannung wird an den Verstärker 88 angelegt, solange der Impuls Cp "0" ist und die Druckdaten "1" sind, wodurch ein Druckbetrieb befohlen wird.

Wenn wie vorstehend ausgeführt, der Feldeffekttransistor 48 angeschaltet ist, wird der leitende Auffänger 28 über den Schutzdraht 42 und den Transistor 48 geerdet. Hierdurch wird das Potential am Auffänger auf dem Erdpotential gehalten und verhindert, daß sich der Auffänger 28 auflädt, wodurch eine Störung bei der Ablenkung der geladenen Farbtröpfchen vermieden ist. Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Phasen der Phasensuch- Ladeimpulse Pp und der Ladungszeitsteuerimpulse Cp fest gelegt sind und die Farbtrennphase geschoben wird, können erforderlichenfalls auch erstere (d. h. die Phasen der Impulse) verschoben und letztere (d. h. Farbtrennphase) festgelegt werden.

In Fig. 6a und 6b ist der Halter 38, welcher den Auffänger 28 trägt, an dem Teil seiner Innenwandung, welcher unter dem Auffänger 28 festgelegt ist, mit einer Anzahl vertikal verlaufender Rillen 38 a versehen. Eine Erdungsplatte 90 ist genau unter den Rillen 38 a an der Innenwandung des Halters 38 angebracht. Bei dieser Ausführung fließen Farbtröpfchen, die auf den Auffänger 28 aufgetroffen sind, entlang der Rillen 38 a und der Erdungsplatte 90 nach unten, um das Rohr 40 zu erreichen. Folglich hängt trotz einer willkürlichen Verteilung einer Farbanhäufung oder trotz einer Verschmutzung zwischen dem Auffänger 80 und der Erdungsplatte 90 der elektrische Widerstand von dem Widerstandswert der Farbe ab, die als konstanter Strom entlang der Rillen 38 a fließt, und folglich im wesentlichen konstant ist. Erforderlichenfalls kann die Erdungsplatte 90 über einen Widerstand 92 geerdet werden, wie in Fig. 6c dargestellt ist.

Bezüglich des Auffängers 28 und der ihm zugeordneten Teile sind noch verschiedene weitere Abwandlungen möglich. Bei spielsweise kann, wie in Fig. 7 dargestellt, die Farbe über einen Widerstand 94 geerdet werden, oder der Auffänger 28 kann über einen Widerstand geerdet werden. Auf jeden Fall wird durch das Erden des Auffängers 28 über einen Widerstand die Ladungsfühlspannung stabil und durch das Erden der Fühlschaltungsseite des Schutzdrahtes über den Widerstand 46 wird die Ladungsfühlspannung weiter stabilisiert.

Eine andere abgewandelte Form der Auffängeranordnung ist in Fig. 8 dargestellt. Wie dargestellt, zweigt ein Rohrab schnitt 96 von dem Isolierrohr 40 ab, welches mit dem Halter 38 in Verbindung steht. Der Rohrabschnitt 96 endet in einer Erdungskappe 98. Der Rohrabschnitt 96 und die einge füllte Farbe bilden zusammen einen Widerstand. Die Länge und der Innendurchmesser des Rohrabschnittes 96 sind entsprechend bemessen, um sie an einen geforderten Widerstand anzupassen. Wenn die Kappe 98 entfernt wird, kann der Rohr abschnitt 96 als ein Abfluß dienen, wodurch das Reinigen des Filters 30, des Auffängers 28 oder des Halters 38 erleichtert wird. Abgesehen von solchen Abwandlungen kann die Farbe in einem für einen anderen Zweck vorgesehenen Abzweigrohr, welches einen vorbestimmten Widerstand schafft, als ein Widerstand betrachtet werden und geerdet sein.

In Fig. 9 weist eine abgewandelte Ladungsfühlschaltung 44′ einen Kondensator 100 auf, welcher zwischen dem Schutzdraht 42 und dem Feldeffekttransistor 48 vorgesehen ist. Der Ausgang des Verstärkers 50 ist über ein Tiefpaßfilter, das durch einen Kondensator 102 und einen Widerstand 104 gebildet ist, an die Basis eines Feldeffekt transistors 106 angekoppelt. Der Transistor 106 ist mit dem Hochpaßfilter 52 verbunden. Der Kondensator 100 hält Gleichspannungskomponenten zurück, welche sich aus einer Reibungsladung auf der Farbe an der Düse des Kopfes 18 oder aus einer Ladung an dem Auffänger 28 beim Auftreffen ergeben würden, wie vorher ausgeführt ist. Der Entlade strom der durch das Ladungssignal aufgebrachten Ladung fließt in Impulsform über den Widerstand 46. Am Ausgang des Verstärkers 50 bilden sich folglich Impulse, die jeweils einer ganz bestimmten Ladung auf einem Farbtröpfchen entsprechen. Wenn diese Art Ladedetektor 44′ verwendet wird, muß der Abschirmdraht 42, welcher den Kondensator 100 mit dem Auffänger 98 verbindet, kurz genug sein, um die erdfreie Kapazität unter 20 bis 30 pF oder weniger zu unterdrücken. Die Zeitkonstante T des Tiefpaßfilters 102, 104 wird vorher so gewählt, daß sie die folgende Beziehung bezüglich der Folge von sechzehn intermittierend auftretenden Impulsen Pp hat:

10 µs < T < × 16 µs

Bei dieser Beziehung wird das Hochpaßfilter 52 mit einem Signal der Periode der sechzehn Impulse versorgt. Das Hochpaßfilter 52 begrenzt ein niederfrequentes Rauschen des Eingangssignals, um eine geformte, sinusförmige Welle zu erzeugen. Der Integrator 54 setzt die sinusförmige Welle in einen Gleichspannungspegel um.

In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der Phasensteuer schaltung 58 dargestellt. In Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm dargestellt, welches die Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 10 wiedergibt. Eine Phasensteuerschaltung 58′ weist zusätzlich ein UND-Glied 108, einen Inverter 110 und ein ODER-Glied 112 auf. Wie aus Fig. 11 zu ersehen ist, treten Ladeimpulse Pp kontinuierlich mit einer Periode von 320 µs, nämlich sechzehn aufeinanderfolgende Impulse von dem Ausgangs anschluß 0 und dann sechzehn aufeinanderfolgende Impulse von dem Ausgangsanschluß 7 ohne Unterbrechung auf. Eine Spannung, die an dem Auffänger 28 durch einen Spannungs impuls induziert worden ist, der synchron mit dem impuls förmigen Signal Pp ist und der Ladeelektrode 22 zu geführt wird, wird durch die erdfreie Kapazität des Abschirm drahtes 42 und die Widerstände R _G, R _C in eine Gleichspannung (Rauschspannung) mit konstantem Pegel geglättet, welche dann durch das Hochpaßfilter 52 überprüft wird. Solange Farbtröpfchen durch das impulsförmige Signal Pp geladen werden, das an einem der Ausgangs anschlüsse 0 oder 7 des Dekodierers 68 anliegt, kommt es zu einer sinusförmigen Spannungsschwankung mit einer Periode von 320 µs an dem Widerstand 46, und diese wird über das Hochpaßfilter 52 zu dem Integrator 54 durchgelassen. Der Integrator 54 richtet gleich und glättet die Eingangs spannungsschwankung auf einem vorbestimmten Pegel. Solange die Farbtröpfchen durch alle impulsförmigen Signale Pp geladen werden, pulsiert bzw. schwingt die Spannung an dem Widerstand 46 nicht, so daß sie nicht an den Integrator 54 angelegt wird.

Hierbei ist mit der in Fig. 10 dargestellten Phasensteuer schaltung die aufgezeigte Schwierigkeit überwunden, da die hochfrequente Rauschspannung an einem leitenden Auffänger induziert wird und/oder Farbe durch Ladeimpulse gesammelt wird und eine Schwankung mit derselben Periode wie die Lade spannung Impulse erfährt, was auf eine Rauschverteilung hinausläuft, die einer RC-geglätteten Wellenform des Entlade stroms von Farbtröpfchen ähnlich ist.

Mit der Schaltung der Fig. 10 wird eine Phasenfühl- oder Feststellsteuerung mit einer Genauigkeit erreicht, welche 1/4 der Phase der Ansteuerperiode ist. Um eine Genauigkeit von 1/8 der Phase bzw. in Phase zu erreichen, kann der Dekodierer 68 entsprechend ausgelegt werden, um ein Signal zu erzeugen, das auf 1/16 geteilt ist. Wiederum kann die Ansteuerphase (Farbtrennphase) festgelegt werden, und das impulsförmige Signal Pp kann derart in der Phase verschoben werden, daß das Zeitsteuersignal Cp entsprechend dem impulsförmigen Signal Pp in der Phase verschoben wird.

Anhand von Fig. 12 und 13 wird noch ein weiteres Beispiel einer Phasensteuerschaltung beschrieben. Eine Phasensteuer schaltung 58′ ist so ausgelegt, daß die Ausgangsbits B bis D des Zählers 60 an den Decodierer 68 und Ausgangsim pulse am ersten Ausgangsanschluß 0 und am fünften Ausgangs anschluß 4 des Decodierers 68 an den Frequenzteiler 70 bzw. das Flip-Flop 72 des T-Typs angelegt werden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 72 wird an den Drucksignalgenerator 74 als Ladungszeitsteuersignal Cp angelegt. Impulse, die durch den Frequenzteiler 70 auf 1/16 geteilt und durch das UND-Glied 76 auf die Breite der Ausgangsimpulse am Anschluß 0 des Decodierers 68 geformt worden sind, werden als Phasen such-Ladeimpuls Pp 2 an den Ladungsverstärker 78 ange legt. Inzwischen werden Impulse, die durch den Frequenz teiler 70 auf 1/16 geteilt und durch ein UND-Glied 108 geformt worden sind, als weitere Gruppe von Phasensuch-Lade impulsen Pp 1 an den Ladungsverstärker 78 angelegt. In jedem der Ladesignale Pp 1, Pp 2 folgt auf eine Folge von sechzehn aufeinanderfolgenden Impulsen eine Unterbrechung, die der gleichen Anzahl Impulse entspricht, und dies wird mit einer Periode von 320 µs wiederholt. Im Unterschied hierzu ist das Ladungszeitsteuersignal Cp zum Drucken eine kontinuierliche Folge von Impulsen, jeweils einer Dauer oder Breite (einem hohen oder "1"-Pegel), welche das Achtfache der Breite oder Dauer der Impulse Pp 1, Pp 2 ist, wobei letztere im wesentlichen in der Mitte der ersteren auftreten.

Obwohl in der in Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungs form jeder der Phasensuch-Ladeimpulse Pp 1, Pp 2 und der Druckladungs-Zeitsteuerimpuls Cp eine festgelegte Phase hat, wird die Phase der Schwingungserzeuger-Ansteuerimpulse Vp verschoben oder in Abhängigkeit von den Schieberegister ausgängen 0 bis 7 geändert, welche der Datenselektor 64 selektiv entsprechend einem Zählcodeausgang A bis C des Zählers 80 erzeugt. Kurz ausgedrückt bedeutet dies, daß die Ladespannungsimpulse in der Phase festgelegt aber die Farbtrennphase geschoben wird.

In Fig. 14a ist der Verstärker 78 im einzelnen dargestellt, der zum Verstärken der Phasensuch-Ladeimpulse Pp 1, Pp 2 verwendet wird, um eine Ladespannung zu erzeugen. Die Arbeits weise des Verstärkers 78 ist in Fig. 14b dargestellt. Wie dargestellt, wird ein Impuls Pp 1 an die Basis eines Transistors 114 angelegt, um diesen anzuschalten. Ein zweiter Transistor 116 wird in Übereinstimmung mit dem Transistor 114 an- und ausgeschaltet, um den Impuls Pp 1 auf einen Pegel von +50V zu verstärken. Ein Impuls Pp 2 wird durch Transistoren 118, 120 und 122 auf einen Pegel von -50V verstärkt. Folglich wird die Ladeelektrode 22 während des Phasesuchens mit Spannungsimpulsen Vpd entgegengesetzter Polaritäten versorgt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Phasensuchvorgang können die Ladespannungsimpulse sowohl positiver als auch negativer Polarität die in dem Auffänger 28 oder der gesammelten, aufgefangenen Farbe induzierte Spannung ändern, und infolge der Hochfrequenz wird die Spannung durch die erdfreie Kapazität des Abschirmdrahtes 42 und des Widerstandes 46 im wesentlichen auf den Nullpegel RC-geglättet und erscheint nicht am Ausgang des Hochpaßfilters 52.

In Fig. 15a bis 15c ist eine weitere Ausführungsform des Ladungsverstärkers 78 dargestellt. Hierbei soll die Phasen steuerschaltung 58 die in Fig. 3 dargestellte Ausführungs form sein, welche nur eine Gruppe von Phasensuch- Ladesignalen Pp (= Pp 2) erzeugt, und der Verstärker 78 soll Impulse erzeugen, welche von einem negativen auf einen positiven Pegel ansteigen, wie in Fig. 15a und 15b dargestellt ist. In Fig. 15c ist ein Zeitdiagramm dargestellt, das die Arbeitsweise des Verstärkers 78 wiedergibt. Wenn der Impuls Pp 2 auf dem positiven Pegel ist, wird ein Transistor 124 angeschaltet, und ein Transistor 126 wird abgeschaltet, wodurch der Spannungsimpuls Vpd über einen Kondensator 128 in seinem Pegel positiv gemacht wird. Die Widerstandswerte der Widerstände 138 und 132 haben eine Beziehung von 1/4. Wenn folglich die Spannung am Widerstand 132 und an einem Kondensator 134 +40V ist, und der Impuls Pp 2 auf den niedrigen Pegel (Erdpotential) schaltet, wird die positive Seite des Kondensators 128 bei +50V beim Anschalten des Transistors 126 zwangsläufig geerdet, so daß die negative Seite -50V gemacht wird. Da die negative Seite des Kondensators 128 über eine Diode 136 mit dem Widerstand 138 und dem Kondensator 134 verbunden ist, wird der Ausgang Vpd im allgemeinen gleich -50V + 40V = 10V. Folglich wechseln Phasensuchladeimpulse entgegengesetzter Polaritäten einander ab und das sich ergebende induzierte Rauschen wird durch die erdfreie Kapazität des Abschirmdrahtes und des Widerstandes 46 im wesentlichen auf den Nullpegel geglättet, wobei das Tiefpaßfilter 52 das Entstehen von Rauschen verhindert. In der Schaltung der Fig. 15a können die Widerstände 130, 132, der Kondensator 134 und die Diode 136 weggelassen werden, wenn der Widerstand 138 geerdet wird. Bei dieser Ausführungsform wird eine Ausgangsspannung Vpd mit einer in Fig. 15c dargestellten Wellenform erzeugt.

Obwohl in dieser Ausführungsform alle Impulse Pp 1, Pp 2, Cp in ihrer Phase festgelegt sind und die Farbtrennphase geschoben wird, können erforderlichenfalls auch die ersteren (d. h. die Phasen der Impulse) geschoben, und letztere (die Farbtrennphase) festgelegt werden.

Claims

1. Farbstrahldrucker

a) mit einem Druckkopf, der einen in einzelne Tröpfchen zerfallenden Farbstrahl erzeugt,
b) mit einer Einrichtung zur elektrostatischen Aufladung einzelner, ausgewählter Farbtröpfchen,
c) mit einer Einrichtung zur elektrostatischen Ablenkung der aufgeladenen Farbtröpfchen,
d) mit einem Ladungsimpulsgenerator für die Erzeugung von Ladungsimpulsen für die Phaseneinstellung und für die Zuführung dieser Ladungsimpulse zu der Aufladungseinrichtung,
e) mit einem Auffänger mit einem oberen, elektrisch leitenden Auffangelement für die nicht auf den Aufzeichnungsträger fallenden, aufgeladenen Farbtröpfchen, und
f) mit einer Einrichtung für die Erfassung der aufgeladenen Farbtröpfchen in dem Auffänger und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals für die Phaseneinstellung, wobei während eines Meßvorgangs für die Phaseneinstellung die Ablenkspannung abgeschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) der Auffänger
- g1) ein unteres, leitendes, an Masse liegendes Element (30; 90) und
- g3) einen aus elektrisch isolierendem Material hergestellten die beiden Elemente (28, 30; 28 90) verbindenden Durchgang (38, 40) aufweist, daß
h) die im Durchgang (39, 40) durch die Farbtröpfchen gebildete Fließspur als elektrischer Widerstand dient, der das obere leitende Element (28) des Auffängers mit dem unteren an Masse liegenden leitenden Element (90, 30, 98) verbindet, daß
i) der Durchgang (38, 40) eine Anzahl vertikal verlaufender Rillen (38 a) unter dem oberen leitenden Element (28) aufweist, die die Fließspur der Farbtröpfchen vorgeben, und daß
j) ein Ladungsfühler (44) die an dem durch die Fließspur gebildeten Widerstand auftretende Spannung feststellt.

2. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verstärken der Spannung, welche an dem Widerstand des Durchgangs (38, 40) anliegt.

3. Farbstrahldrucker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Filter (52) zum Ausfiltern einer in der verstärkten Spannung enthaltenen Rauschkomponente.

4. Farbstrahldrucker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Abschirmdraht (42), um die Verstärkungseinrichtung und das elektrisch leitende Auffangelement (28) miteinander zu verbinden.

5. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffänger (38) ein Gehäuse aufweist, das aus einem isolierenden Material hergestellt ist und das leitende Auffangelement (28) trägt, und daß das untere, an Masse liegende Element aus einem Plattenteil (90) besteht, welches so angeordnet ist, daß es mit der gesammelten Farbe in Berührung kommt, welche in und entlang der Rillen (38 a) fließt.

6. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere leitende Element über einen Widerstand (92) mit Masse oder Erde verbunden ist.

7. Farbstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere leitende und an Masse liegende Element (98) über einen mit Farbe gefüllten Rohr abschnitt (96) mit dem unteren Ende des Auffängers (38) verbunden ist, wobei die Farbsäule in dem Rohrabschnitt (96) als elektrischer Widerstand dient.

8. Farbstrahldrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand (46) der Einrichtung zum Verstärken der Spannung einen Widerstandswert hat, welcher kleiner ist als die Summe des Widerstandswertes der gesammelten Farbe und der des Widerstandes, der zwischen dem leitenden Auffangelement und Erde angeordnet ist.