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Verfahren und Schaltungsanordnung zum Einstellen der
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Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit in Tintenschreibeinrichtungen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit
in Tintenschreibeinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie
eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Aus der DE-AS 25 48 691 ist eine Anordnung- für eine Tintenschreibeinrichtung
bekannt, bei der ein Ausstoß von Tintentröpfchen dadurch bewirkt wird, daß zur Einleitung
eines Ausstoßvorganges ein einen Tintenkanal umfassender Piezowandler durch Anlegen
einer der Polarisationsrichtung des Piezowandlers entgegen gerichteten Spannung
zuerst erweitert und dann durch Polarisationswechsel der den erweiterten Zustand
hervorrufenden Spannung in einem verengten Zustand übergeführt wird.
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Zum Ausstoß von Tintentröpfchen weist gemäß einem Vorschlag (P 32
17 248.6) der Tintenkanal an seinem, der Austrittsöffnung abgewandten Ende ein.e
Querschnittserweiterung auf, in deren Nähe der Piezowandler angeordnet ist. Die
Länge des Wandlers, dessen Abstand zur Querschnittserweiterung, sowie die Dauer
eines Ansteuerimpulses, sind nach diesem Vorschlag derart aufeinander abgestimmt,
daß ein Tröpfchenausstoß durch eine Zusammenwirkung der durch Ansteuerung des Piezowandlers
ausgelösten Druckwelle mit der an der Querschnittserweiterung reflektierten Druckwelle
stattfindet.
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In einer derartig betriebenen Tintenschreibeinrichtung beruht der
Ausstoß von Tintentröpfchen also auf der bei der elektromechanischen Verformung
des Piezowandlers entstehenden Druckwelle, die im Inneren des Tintenkanals, ausgehend
vom Bereich des Piezowandlers, in beide Richtungen wandert, sowie auf den Reflexionen
dieser Druckwelle. Dabei spielen eine Reihe von zum Teil sehr komplexen Vorgängen
eine Rolle. Einflüsse, die für einen Tröpfchenausstoß mitbestimmend sind, sind beispielsweise
die Eigenschaft des den Tintenkanal bildenden Materials, die Eigenschaften der Tinte,
wie z.B. die Tintentemperatur, die ge-ometrischen Abmessungen des Piezowandlers
und des Tintenkanals, sowie die Form und die Größe der Ansteuerimpulse. Bereits
geringfügige Veränderungen dieser Einflußgrößen führen zu einer änderung der Größe
und der Form der auszustoßenden Tröpfchen und beeinflussen darüber hinaus auch die
Ausstoßgeschwindigkeit. In einem Schreibkopf, der mehrere Schreibdüsen aufweist,
können sich diese Einflüsse in einer Weise auswirken, die das rasterförmig, d.h.
das aus einer Reihe von durch einzelne Tintentröpfchen aufgebaute Schriftbild in
starkem Maße beeinflussen. Es ist aus diesem Grunde erforderlich, für jede einzelne
Düse einer Tintenschreibeinrichtung, einen Abgleich vorzunehmen. Ein solcher Abgleich
wird in der Regel durch eine individuelle Einstellung der Steuer impulse bei der
Montage des Schreibkopfes durchgeführt. Praktisch erfolgt ein derartiger Abgleich
in der Weise, daß die Fluggeschwindigkeit der ausgestoßenen Tintentröpfchen mit
Hilfe eines Mikroskops oder einer Videokamera unter stroposkopischer Betrachtung
gemessen und die Spannung der Steuer impulse dementsprechend eingestellt werden.
Dieser Weg ist aufwendig und von der konzentrierten Beobachtung durch das menschliche
Auge abhängig ist. Ermüdungserscheinungen und damit eine abnehmende Konzentration
der den Abgleich durchführenden Bedienungsperson müssen in Betracht gezogen werden.
Wei-
terhin findet ein solcher Abgleich jeweils nur bei der Herstellung
des Schreibkopfes statt. Spätere, z.B.
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im Betrieb auftretende Änderungen bleiben unberücksichtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem nicht
nur bei der Herstellung eines Schreibkopfes, sondern auch während dessen Betriebes
in einer Schreibeinrichtung, die für einen konstanten und gleichmäßigen Tröpfchenausstoß
erforderlichen Bedingungen ohne diesen Aufwand, insbesondere ohne den Einsatz zusätzlichtes,
vor allem ohne den Einsatz optischer Hilfsmittel, für jede Schreibdüse, optimal
eingestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 gelöst.
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Das Kriterium zur Einstellung der Steuerimpulsspannung für eine konstante
Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit kann dabei durch den bewertenden Vergleich zweier
Restschwingungen erzeugt werden. Für diesen Vergleich können die Restschwingungen
betrachtet werden, die durch den, eine erste Tröpfchenablösung bewirkenden Steuerimpuls,
und durch den, diesem Steuer impuls vorhergehenden, um einen Betrag nu verringerten
Steuerimpuls ausgelöst werden (Anspruch 2).
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Es können aber auch die, durch den einer ersten Tröpfchenablösung
unmittelbar vorhergehenden Steuerimpulse ausgelösten Restschwingungen dem Vergleich
zugrunde liegen (Anspruch 3 und 4).
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Ein wesentlicher, damit verbundener Vorteil besteht darin, daß sich
der Abgleich der einzelnen Schreibdüsen automatisieren läßt. Dadurch wird nicht
nur der Aufwand für zusätzliche Prüf- und Meßapparaturen reduziert,
sondern
es entfällt auch der zur Durchführung des Abgleichs bisher erforderliche intensive
Bedienungsaufwand.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 5) kann
der Abgleich auch während des Betriebs, beispielsweise jeweils in den Schreibpausen
durchgeführt werden.
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Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist im
Anspruch 6 gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.
Dort .zeigt Fig. 1 einen Mehrdüsenschreibkopf einer Tintenschreibeinrichtung, Fig.
2 eine einzelne Schreibdüse eines solchen Schreibkopfes, Fig. 3 ein Beispiel für
den Verlauf der Restschwingungen, die durch einen Ansteuerimpuls in einem Tintenkanal
erzeugt werden, Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Messung der Druckverhältnisse
im Inneren eines Tintenkanals, Fig. 5 und Fig. 6 den Verlauf der Restschwingungen
in einem Tintenkanal zur Ermittlung der, die Ausstoßgeschwindigkeit eines Tröpfchens
bestimmenden Einflüsse.
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Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Schreibkopf weist aie, beispielsweise
in einem Kunststoffkörper 1 verlaufenden Tintenkanäle 2 auf, die an ihrem einen
Ende an einer, Austrittsöffnungen 4 aufweisenden Düsenplatte 3 enden, und die an
ihrem anderen Ende in eine sogenannte
Tintenverteilkammer 5 münden.
Die Tintenverteilkammer 5 ist über einen Tintenzuführkanal 6 mit einem hier nicht
dargestellten Tintenreservoir verbunden. Der dargestellte Schreibkopf arbeitet nach
dem sogenannten Unterdruckverfahren, d.h. daß das Tintenreservoir ein tieferes Niveau
aufweist, als die unterste Schreibdüse. Jedem Tintenkanal 2 ist ein Piezowandler
7 als Antriebselement zugeordnet. Die Piezowandler 7 umfassen die Tintenkanäle 2
in einem Bereich in der Nähe der Einmündung in die Tintenverteilkammer 5. Die Piezowandler
7 weisen eine Innenund eine Außenelektrode auf, über die die Steuerimpulse (Steuerspannung
U) von einer hier nicht dargestellten Steuerschaltung aus zugeführt werden. Diese
kann z.B.
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vom Zeichengenerator eines Druckers gesteuert werden.
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Fig. 2 zeigt am Beispiel eines einzelnen Tintenkanals 2, die bei Ansteuerung
des Piezowandlers 7 durch einen Steuerimpuls U erzeugte Druckwelle w, die sich ausgehend
von den Austrittsquerschnitten des Piezowandlers 7 in beiden Richtungen hin ausbreitet.
Die Ausbreitung erfolgt mit Schallgeschwindigkeit, die durch die Eigenschaften der,
den Tintenkanal bildenden Materialien und den Eigenschaften der, den Tintenkanal
ausfüllenden Flüssigkeit bestimmt ist.
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In den Bereichen einer Querschnittsveränderung, treten Reflexionen
der Druckwelle w auf. Das findet im Beispiel nach Fig. 2 im Bereich der Einmündung
des Tintenkanals 2 in die Tintenverteilkammer 5 (Querschnittserweiterung) und im
Bereich des Überganges zur Austrittsöffnung 4 der Düsenplatte 3 (Querschnittsverengung)
statt.
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Fig. 3 zeigt in Abhängigkeit von der Zeit die Druckverhältnisse, die
nach einem Steuerimpuls U im Tintenkanal 2 im Bereich des Piezowandlers 7 auftreten.
Der in Fig. 3 dargestellte Verlauf zeigt die den Druckimpulsen entspre-
chenden
Spannungswerte als Restschwingungen. Diese entstehen dadurch, daß für einen Tröpfchenausstoß
nur ein Teil der Druckenergie verbraucht wird. Ein nicht unbeträchtlicher Teil dieser
Energie wird in den Tintenkanal zurückreflektiert und wandert solange zwischen den
Reflexionsstellen im Tintenkanal hin -und her, bis er völlig absorbiert ist. Der
in Fig. 3 dargestellte Verlauf läßt erkennen, daß die Restdruckwellen oder Restschwingungen
nach einem Steuer impuls mit U=80V und einer Dauer von etwa lOpsec erst nach einigen
100sec abgeklungen sind.
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Die Restschwingungen haben für die einzelnen Zustände des gesamten
Tintensystems jeweils einen typischen Verlauf. Durch Messung und Auswertung der
Restschwingungen lassen sich die Kriterien für die einzelnen Zustände feststellen.
Bedarfsweise können durch Bewertung dieser Ergebnisse in einer Auswerteschaltung
Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Im besonderen gilt das für die Beeinflussung
der Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit, die die Grundlage für einen Abgleich der Tintenkanäle
bildet.
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Eine Schaltungsanordnung, mit der die Restschwingungen im Tintenkanal
2 erfaßt, d.h. gemessen und ausgewertet werden, zeigt Fig. 4. Dazu wird kurzzeitig
nach einem an den Piezowandler 7 angelegten Steuerimpuls U der Piezowandler 7 als
Sensor für Druckveränderungen im Tintenkanal 2 geschaltet. Die Schaltungsanordnung
nach Fig. 4 weist einen Impulsgeber 8 auf, über den, ausgelöst durch einen Triggerimpuls
T am Eingang 9 über einen elektronischen Schalter 10 ein Steuer impuls U an den
Piezowandler 7 gelangt. Der elektronische Schalter 10 ist ein hochspannungsfester
elektronischer Umschalter, der über eine ebenfalls durch den Triggerimpuls T steuerbare
Schaltstufe 11, die beispielsweise eine zeitverzögert einschaltbare monostabile
Kippstufe sein kann, für die Dauer einer Meßperiode umsteuerbar ist. Während der
Meß-
periode ist der nunmehr als Sensor arbeitende Piezowandler
7 über eine Verstärkerstufe 12 mit einer Auswerteeinrichtung 13 verbunden. Die Abkopplung
des Piezowandlers 7 vom Leistungsteil erfolgt hochohmig. Als Verstärkerstufe 12
kann ein Ladungsverstärker oder ein Impedanzwandler mit Eingangsschutzschaltung
vorgesehen sein.
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Die Auswerteeinrichtung 13 enthält mindestens einen Analog-Digital-Wandler
14, einen Zwischenspeicher 16, einen Vergleicher 16 und einen Digital-Analog-Wandler
17. Es ist vorteilhaft, die vom Verstärker 12 übernommenen Meßergebnisse zunächst
in einer Schaltung 18, umgekehrt proportional der Impulsspannung auf eine einheitliche
Größe linear abzuschwächen, und damit zu normieren. Die Restschwingungen werden
im Analog-Digital-Wandler 14 umgesetzt und im Zwischenspeicher 15 gespeichert. Der
Zwischenspeicher kann durch zwei sogenannte RAM-Bausteine realisiert sein, wobei
unter der Einwirkung eines Zählers 19 jeweils ein erster und ein zweiter Restschwingungsverlauf
in einen ersten und in einen zweiten RAM gespeichert wird. Gleichzeitig wird im
Vergleicher 1o die Information über den Verlauf der während einer vorhergehenden
Meßperiode mit den während der aktuellen Meßperiode einlaufenden Informationen der
Restschwingung verglichen. Abhängig davon gibt der Vergleicher 16 Kriterien ab.
Die Übergabe dieser Kriterien, die Steuerung des Zählers 19, die zeitgerechte Anschaltung
der Triggerimpulse T, sowie weitere, hier nicht angegebene Steuerungsfunktionen
werden von einer zentralen Steuereinheit 20 übernommen. Ein erstes Kriterium Sl
wird bei Übereinstimmung des Restschwingungsverlaufs und damit bei Übereinstimmung
der Meßergebnisse zweier aufeinanderfolgender Meßperioden über den Digital-Analog-Wandler
17 und über die Steuerleitung 21 an den Impulsgeber 8 gegeben und führt dort zur
Erhöhung der Steuerimpulsspannung um den Betrag b U.
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Wird im Vergleicher eine Abweichung der Restschwingungsverläufe in
zwei aufeinanderfolgenden Meßperioden festgestellt, so wird über den Digital-Analog-Wandler
17 und über die Steuerleitung 21 ein zweites Kriterium S2 an den Impulsgeber 8 gesandt,
das dort eine Einstellung der Steuerimpulsspannung auf den für eine gewünschte Ausstoßgeschwindigkeit
erforderlichen Wert auslöst.
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Dadurch besteht die Möglichkeit, die Steuerimpulse für die Ansteuerung
des Piezowandlers eines bestimmten Tintenkanals auf einen optimalen, den Eigenschaften
des Tintenkanals des Wandlers und der Düse, sowie den Eigenschaften der Tinte und
den äußeren Bedingungen angepaßten Wert einzustellen. Das kann auf Grund eines linearen
Zusammenhangs zwischen der eine erste Tröpfchenbildung bewirkenden oder der einer
ersten Tröpfchenablösung vorhergehenden Steuerimpulsspannung und der für eine bestimmte
Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit erforderlichen Steuerimpulsspannung dadurch geschehen,
daß die im Impulsgeber 8 für die jeweils letzte Meßperiode eingestellte Steuerimpulsspannung,
die in der beschriebenen Weise zur Abgabe des zweiten Kriteriums S2 führte, um einen
bestimmten Faktor K erhöht wird. Der Faktor K bestimmt sich durch die Betrachtung
der für einen Tröpfchenausstoß maßgebenden Energiebilanz, d.h. im wesentlichen durch
die für eine Erzeugung der Tröpfchenoberfläche notwendige Energie und durch die
für die Tröpfchenbewegung erforderlichen kinetischen Energie. Um Tröpfchen einer
vorgegebenen Größe jeweils mit einer Geschwindigkeit von 4m/s auszustoßen, ergibt
sich für den Faktor K ein Wert von K=1,4.
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Weitere Einzelheiten der Wirkungsweise der Erfindung werden nun anhand
der Fig. 5 und 6 erläutert, wobei zugleich auch auf die Fig. 3 Bezug genommen wird.
Ausgehend von einem Mindestwert der Steuerimpulsspannung, bei dem mit
Sicherheit
kein Tröpfchenausstoß erfolgen kann, wird die Steuerspannung U gleichmäßig, in Stufen
mit einem bezogen auf diesen Ausgangswert der Steuerimpulsspannung U kleinen Spannungshub
diU, z.B. tU=1V, erhöht. Die dabei über dentnach jeder Ansteuerung als Sensor geschalteten
Piezowandler gemessenen Restschwingungen erhöhen sich dann ebenfalls gleichmäßig
monoton. Nach Überschreiten des für einen Tröpfchenausstoß erforderlichen Wertes
der Steuerimpulsspannung U erhöhen sich die Restschwingungen ebenfalls gleichmäßig
monoton. Der Verlauf der Restschwingungen entspricht in beiden Fällen etwa dem in
Fig. 3 dargestellten Verlauf. An der Übergangsstelle zwischen diesen beiden Bereichen,
also dort, wo gerade ein Tröpfchen ausgestoßen wird, treten Unregelmäßigkeiten im
Verlauf der Restschwingungen auf. Diese sind meßbar und auswertbar.
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Ein für diesen Fall typischer Verlauf der Restschwingungen ist in
Fig. 5 dargestellt. Diese Darstellung zeigt den Verl.auf der Restschwingungen für
vier Fälle. Die vier, diesen Fällen entsprechenden Kurven sind mit I, II, III und
IV bezeichnet. Die unteren beiden Kurven I und II stellen Meßergebnisse dar, die
bei einer Steuerimpulsspannung am Piezowandler entstehen, die unterhalb des Wertes
für einen Tröpfchenausstoß liegen, wobei die Kurve II bei einer Steuerimpulsspannung
ermittelt wird, deren Wert um einen geringen Spannungshub nU, z.B. um U=1V höher
ist als die Steuerimpulsspannung für die Kurve I. Beide Kurven I und II haben nahezu
den gleichen Verlauf. Unregelmäßigkeiten treten nicht auf. Die beiden oberen Kurven
III und IV geben die Meßergebnisse wieder, die bei einer Steuerimpulsspannung im
Bereich des für einen Tröpfchenausstoß vorgesehenen Wertes liegen. Während ihrer
Form nach die Kurve III aussieht, wie Kurve I oder II, tritt nunmehr bei einer Erhöhung
der Steuerimpulsspannung U um den Betrag ßU eine sprungarti-
ge
Änderung im Restschwingungsverlauf auf. Die Kurve IV zeigt das deutlich. Diese Abweichung
des Restschwingungsverlaufes von normalen für sämtliche Verläufe mit niedrigerer
Steuerimpulsspannung jeweils gleichen Verläufen, tritt bei der Kurve IV im Zeitbereich
ist auf. Diese Unregelmäßigkeit ist darauf zurückzuführen, daß durch ein ausgestoßenes
Tintentröpfchen in der Düse ein Volumen-und Energiedefizit entsteht. Durch den anschließenden
Nachfüllvorgang wird in diesem Fall eine Unterdruckwelle erzeugt, die ohne Tröpfchenbildung
nicht entstehen würde.
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Diese im Verhältnis zu den ständig auftretenden Reflexionen, kleine
Unterdruckwelle, äußert sich im Kurvenverlauf der Restschwingung als ein kleiner
Sprung (Zeitbereich At in Kurve IV in Fig. 5).
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Die Feststellung und die Auswertung dieses Spannungssprungs kann mit
einer Anordnung nach Fig. 4 erfolgen.
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Dazu wird zunächst über den getriggerten Impulsgeber 8 ein Steuerimpuls
(z.B. U, 1bis) an den Piezowan.dler 7 gelegt. Anschließend wird unter der Einwirkung
der mit dem gleichen Triggerimpuls gesteuerten Schaltstufe 11 der elektronische
Schalter 10 für die Dauer einer Meßperiode umgesteuert, der Piezowandler 7 als Sensor
geschaltet, und die Restschwingung über den Ladeverstärker 12 der Auswerteeinrichtung
13 übergeben. Dort wird sie in an sich bekannter Weise im Speicher 15 zwischengespeichert.
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Nach Ablauf der ersten Meßperiode, die im Beispiel durch die Zeitbedingungen
der monostabilen Kippstufe 11 bestimmt ist, und einige 100ps beträgt, wird über
das vom Vergleicher 16 abgegebene und über die Steuerleitung 21 an den Impulsgeber
8 gelangende erste Kriterium Sl dort die Steuerimpulsspannung U um einen kleinen
Wert dlU erhöht. Mit dem folgenden Triggerimpuls T werden wieder die beschriebenen
Vorgänge eingeleitet. Der während dieser Meßperiode in den Zwischenspeicher 15 der
Auswerteeinrichtung 13 übernommene Restschwingungsverlauf wird nun
mit
dem während der vorhergehenden Meßperiode ermittelten Restschwingungsverlauf verglichen.
Stimmen die Restschwingungsverläufe überein, gibt der Vergleicher 16 wiederum das
erste Kriterium S1 ab, und die Vorgänge wiederholen sich, bis in der Auswerteeinrichtung
13 eine Abweichung im Restschwingungsverlauf von einem vorhergehenden zwischengespeicherten
Restschwingungsverlauf erkannt wird. In der Darstellung nach Fig. 5 ist das bezogen
auf die Kurven III und IV im Zeitbereich At der Fall, wobei dem durch die Kurve
IV repräsentierten Restschwingungsverlauf eine Steuerimpulsspannung U zugrunde liegt,
die gerade zu einer ersten Tröpfchenablösung führt. Der Vergleicher 16 gibt in diesem
Fall das zweite Kriterium S2 ab, über das im Impulsgeber 8 die für eine gewünschte
Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit optimale Steuerimpulsspannung eingestellt wird.
Dabei findet Berücksichtigung, daß zwischen der Steuerimpulsspannung der letzten
MeEperiode und dem, für eine gewünschte Ausstoßgeschwindigkeit von Tröpfchen bestimmter
Größe erforderlichen Steuerimpulsspannung, ein linearer Zusammenhang besteht.
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Soll beispielsweise die Tröpfchenausstoßgeschwindigkeit 4m/s betragen,
so ist die in der vorher beschriebenen Weise ermittelte Steuerimpulsspannung um
den Faktor K=l,4 zu erhöhen.
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Der Bereich an der Übergangsstelle kann noch enger eingegrenzt werden,
wenn man den Bereich der Steuerimpulsspannung kurz vor diesem Umschlag, d.h. also,
bevor ein Tröpfchenaustritt erfolgt, genau ausgewertet. In diesem Fall tritt kurz
vor einem Tröpfchenausstoß, d.h. bei einer Steuerimpulsspannung, die gerade noch
nicht zu einem Tröpfchenausstoß führt, eine Unregelmäßigkeit im Restschwingungsverlauf
auf, die mit steigender Steuerimpulsspannung sehr schnell durch den Zeitbereich
wandert. Durch Lokalisierung dieser Schwankung in einem Zeitbereich oder in einem
Zeitfenster, kann dann eine
Feinabstimmung der Steuerimpulsspannung
erfolgen. Ein Beispiel für den Verlauf der Restschwingungen in diesem Fall zeigt
rig. 6.
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Dort sind wiederum in vier Kurven vier Restschwingungsverläufe dargestellt,
die mit einer Anordnung nach Fig. 4 ermittelt werden. Die Kurvenpaare I und II,
sowie auch III und IV stellen jeweils Restschwingungsverläufe dar, wie sie kurz
vor einer Tröpfchenablösung im Tintenkanal auftreten.
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Die durch den Vergleich der durch dieKurven I und II repräsentierten
Restschwingungen feststellbare Abweichung im Teilzeitbereich Atl bzw. die durch
Vergleich der durch die Kurven III und IV repräsentierten Restschwingungen feststellbare
Abweichung im Teilzeitbereich iNt2 ist jeweils darauf zurückzuführen, daß bedingt
durch die Steuerimpulsspannung am Piezowandler der Meniskus der Tinte an der Austrittsöff.nung
eines Tintenkanals bereits deutlich nach außen gewölbt ist, sich aber noch nicht
ablöst. Nach Beendigung des Steuerimpulses wird der Tintenwulst sofort durch Oberflächenkräfte
wieder in die Austritt-söffnung zurückgedrückt. Den üblichen Restschwingungen wird
dadurch eine zusätzliche Schwankung überlagert.
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Die Ausbildung des Meniskus und damit auch die auswertbare Schwankung
im Restschwingungsverlauf ändert sich bereits durch sehr kleine Änderungen der Steuerimpulsspannung,
da durch etwas größere Spannungen mehr Tinte vor die Düse tritt, und es länger dauert,
bis diese in umgekehrter Richtung wieder in die Düse fließt.
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Anhand der Kurven III und IV in Fig. 6 erkennt man, daß bei einer
Steuerimpulsspannung, die gegenüber der den Kurven I und II zugrundeliegenden Steuerimpulsspannung
um etwa AU=lV erhöht ist, die beschriebene Abweichung im Restschwingungsverlauf
in zwei aufeinander folgenden Meß-
perioden deutlich später auftritt.
In einem z.B. auf die Kurven I, II und III, IV, d.h. auf die entsprechenden Steuerimpulsspannung
bezogenen Zeitbereich oder Zeitfenster dt kann bei Verfolgung dieses Verfahrens
eine sehr genaue Einstellung der optimalen Steuerimpulsspannung für den Tröpfchenausstoß
erfolgen. Praktisch führen bereits Änderungen der Steuerimpulsspannung in aufeinander
folgenden Meßperioden in der Größenordnung von AU=0,5V zu genau auswertbaren Ergebnissen.
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Die Messung der Restschwingungsverläufe, deren Bewertung, sowie die
Bildung der ersten und zweiten Kriterien Sl und S2, geschieht in der anhand von
Fig. 5 beschriebenen Weise, wobei lediglich der- Faktor K in diesem Fall einen etwas
höheren Wert hat. Beispielsweise beträgt für eine konstante Ausstoßgeschwindigkeit
von 4m/s der Tintentröpfchen einer bestimmten Größe der Wert K=1,45. Dieser etwas
höhere Wert ist darauf zurückzuführen, daß in diesem Fall der Bildung des Kriteriums
52 eine Steuerimpulsspannung zugrundeliegt, die noch nicht zu einem Tröpfchenausstoß
führt.
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Gegenüber der anhand von Fig. 5 beschriebenen Möglichkeit für die
Einstellung der Steuerimpulsspannung, weist die Möglichkeit nach Fig. 6 zwei Vorteile
auf. Zum einen ergibt sich eine feinere, d.h. genauere Einstellung der Steuerimpulsspannung;
zum anderen setzt diese Möglichkeit nicht voraus, daß ein Tröpfchen ausgestoßen
wird, d.h.
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daß weder der Schreibkopf noch ein Aufzeichnungsträger beschmutzt
werden. Diese Möglichkeit eignet sich deshalb für einen Einsatz in bereits installierten,
im Betrieb befindlichen Schreibeinrichtungen. Dabei ist es besonders vorteilhaft,
daß die zur Feststellung und Bewertung der Restschwingungsverläufe vorgesehene Schaltung
Bestandteil der für die einzelnen Tintenkanäle eines Schreibkopfes vorhandenen Ansteuerschaltung
sein kann (Anspruch 8).
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Das ermöglicht es, die beschriebenen Abgleichvorgänge auch in Schreibpausen
durchzuführen.
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Bei Verfolgung des angegebenen Verfahrens lassen sich die Steuerimpulsspannungen
derart exakt abgleichen, daß die Ausstoßgeschwindigkeit der Tintentröpfchen mit
einem Fehler von weniger als +/-3% gewährleistet ist.
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Die Auswertung der nach dem angegebenen Verfahren gebildeten Kriterien
S1 und 52 bietet die Möglichkeit, z.B.
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auch den Ausfall einer Düse zu erkennen. In diesem Fall wird das Ausbleiben
des zweiten Kriteriums 52 nach einem oder nach mehreren Durchläufen einer Anzahl
von Meßperioden bewertet, die unter normalen Umständen zu einer Veränderung des
Restschwingungsverlaufes führen. Ein solches Fehlerkriterium S3 kann, wie in Fig.
4 gezeigt ist, in der Auswerteeinrichtung 13 gebildet, und z.B. in einer,mit dem
Schreibkopf verbundenen Druckeinrichtung zur Erzeugung ein optisches und/oder ein
akustisches Signal bzw. ein Abschaltesignal erzeugen.
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8 Patentansprüche 6 Figuren
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