FI58597C - Foerfarande foer uppteckning medelst en vaetskestraole - Google Patents

Description

ΓΓ35Ζ71 rBl nn KUULUTUSJULKAISU CQCQ7

UgT· LBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 0 00^/ C ^ Patentti ayönnetty 10 03 1981 (5,, 5¾¾¾¾ 5/00 // B 41 J 3/04.

G 01 D 15/18, G 06 K 15/00 §^Q|y||__p||^|"^|^Q (21) Ptt*nttih«k«mu< — Pumtantekning 75l8l6 (22) H«k«mltptlvl — Amöknlnfidag l8.06.75 (23) Alkuptlvg—Glltlghetsdag l8.06.75 (41) Tullut Julkltaksl — Bllvlt offmtllg 28.12.75

Patentti· ja rekllterihellitu* /44} Nlhtlvlkilptnon ja kuuLjulkalsun pvm. —

Patent· och regicterftyrelaen ' ' Aiwttkan utlagd oeh utl.skrift«n publlcarad 28.11.80 (32)(33)(31) Pyydetty «tuolkwi —Begird priorlut 27.06.7*+ USA(US) U83503 (71) International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 1050U, USA(US) (72) Winston Hsong Chen, San Jose, California, Ho Chong Lee, Endicott, N.Y., USA(US) (7*+) Oy Kolster Ab (5*+) Menetelmä merkintöjen tekemiseksi nestesuihkun avulla - Förfarande för uppteckning medelst en vätskesträle

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää merkintöjen tekemiseksi nestesuihkun avulla liikkuvalle merkintäpinnalle, joka menetelmä käsittää olennaisesti samanmuotoisten pisaroiden muodostamisen, pisaroiden valinnaisen varaamisen sekä varattujen pisaroiden poikkeuttamisen sähköstaattisen kentän avulla pitkin poik-keutusratoja merkintäpintaa kohti.

Kirjoitustekniikass a, jossa kirjoituspintaan kirjoitetaan merkkejä varatuilla nestepisaroi11a, on kohdattu vaikeuksia halutun sähkövarauksen indusoimises sa pisaraan, kun käytössä on ajallisesti toistensa suhteen vaiheitettava kehitetyt varaussignaalit ja se pisaranmuodostushetki, jona pisaroille annetaan indusoidut varaukset. Kehitetyn varauksen ja pisaranmuodostuksen keskinäisen synkronoinnin epäonnistumisesta seuraa, että pisarat saavat joko 2 58597 riittämättömän tai sitten liian suuren varauksen ja siten määrän radan, kun ne joutuvat sähköstaattisen poikkeutuskentän vaikutuksen alaisiksi. Tällöin pisarat osuvat väärään paikkaan kirjoituspinnas-sa ja kirjoitusjälki eli merkki saa tuhruisen ja epätarkan ulkonäön.

Tavalliset toimenpiteet epäonnistuneen synkronoinnin voittamiseksi ovat olleet tuntoelimen asettaminen pisaroiden kulkuradalle ja tuntokourun tai -putken käyttäminen useissa lohkoissa pisaroiden hylkäämiseksi ja tietystä ennalta sähköiselle signaalille määrätystä normista tapahtuvan poikkeaman ilmaisemiseksi. Signaali-tason muutosta käytetään sen jälkeen virhesignaalina pisaranmuo-dostuksen ja varauksen keskinäisen vaihesuhteen muuttamiseksi. Pisaranmuodostusaikaa ja osumapaikkaa korjataan nesteen painetta ja lämpötilaa muuttamalla. Varaussignaalin aikamukautumaa muutetaan muuttamalla sähkövirtapiirin viivettä joko analogisella tai digitaalisella ohjauksella. Täm ohjauslaite tekee kuitenkin pisa-ranmuodostus- ja varauslaitteiston monimutkaisemmaksi.

Toinen varatuilla nestepisaroilla kirjoitettaessa esiintyvä vaikeus on käytetyn nesteen tiheyden säätäminen. Tähän pyrkivissä menetelmissä on käytetty kirjoituspintaa kohti suojaimessa olevan aukon läpi suunnattujen pisaroiden säädettävää hajautumaa. Muodostamalla hienojakoinen muuttuvahajautumainen suihku saadaan säädetyksi kirjoituspintaan osuvan merkintänesteen määrää. Tämä tekniikka vaatii, että suojaimen aukko rajoittaa tai säätää muodostetun merkin halkaisijaa.

Toisessa tekniikassa kirjoitetaan lyhyin etenevin askelin kirjoituspinnan pyöriessä merkintäneste suihkun suhteen, mikä tekee mahdolliseksi valita pisarasijoittuma matriisipaikassa. Suihkun ohjauksella voidaan osua lukumäärältään muuttuviin paikkoihin halutun tiheysvalkutuksen aikaansaamiseksi.

Yhdessä menetelmässä ohjataan muodostettujen pisaroiden yhteensulautumista lennon aikana kehittämällä toisiaan puoleensa vetävät varaukset vierekkäisiin pisaroihin. Pisaroiden yhteensu-lautus vaatii monimutkaisia vaihtokytkentäpiirejä varaussignaalin ohjaamiseksi ja oikean lopullisen pisarakoon saavuttamiseksi. Nämä tiheydensäätö- tai ohjausmenetelmät tekevät välttämättömiksi lisä-laitteiston tai monimutkaisten tietojenkäsittely- ja tallennuslaitteiden käytön, mikä lisää kustannuksia ja ajoittain huonontaa kir-joitustuloksia.

3 58597

Esillä olevan keksinnön päätavoitteena on saada aikaan menetelmä merkkien kirjoittamiseksi merkintänestepisaroilla, jossa menetelmässä ei vaadita synkronointia varaus signaalien ja pisaran muodostuksen välillä.

Toisena tavoitteena on saada aikaan menetelmä merkkien kirjoittamiseksi varatuilla pisaroilla, jossa useita samavarauksisiä pisa roita käytetään yhden ainoan merkin muodostamiseksi kirjoitus-pinnalle.

Vielä yhtenä tärkeänä tavoitteena on saada aikaan menetelmä merkkien kirjoittamiseksi varatuilla merkintänestepisaroilla, jossa pisaranmuodostustaajuus on varaussignaalin tai tietotaajuuden kokonai slukumonikerta.

Vielä yhtenä tavoitteena on saada aikaan menetelmä merkkien kirjoittamiseksi varatuilla merkintänestepisaroilla, jossa jokainen varaussignaalitaso indusoi samanlaiset varaukset useisiin peräkkäisiin pisaroihin.

Vielä eräänä tavoitteena on saada aikaan menetelmä merkkien kirjoittamiseksi varatuilla nestepisaroi11a , jossa merkintänesteen tiheysalue kirjoituspinnalla saavutetaan muuttamalla niiden peräkkäisesti ja samanlaisesti varattujen pisarain lukumäärää, jotka osuvat kuhunkin ennalta määrättyyn merkintäalaan.

Yllä mainitut tavoitteet toteutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että pisaroiden valinnainen varaaminen suoritetaan varaamalla ensimmäisen pisarajoukon jokainen pisara ensimmäisellä varauksella niin, että muodostuu ensimmäinen pisararyhmä, että toinen pisarajoukko varataan toisella varauksella niin, että muodostuu toinen ryhmä jne. useampia pisararyhmiä, jolloin ryhmässä olevien pisaroiden varauksen suuruus ilmoittaa sijainnin merkintäpinnalla poikkeutusta varten ja ryhmässä olevien pisaroiden lukumäärä ilmoittaa tiheyden, ts. tässä kohdassa olevien pisaramerkkien harmausasteen.

Jokaisen kirjoitetun merkin kokoa voidaan muuttaa muuttamalla niiden alussa muodostettujen pisarain lukumäärää, jotka poikkeutetaan eli ohjataan erityiseen merkkialueeseen. Merkin 4 58597 muodostuksessa on jokaista kirjoitustäplää kohti suunnattujen pisaroiden lukumäärä tavallisesti sama, kun sitä vastoin koodaamattomas-sa informaatiossa, esim. faksimilen valmistuksessa, vo i pis aroiden lukumäärä/varaussignaali vaihdella halutun täpläkoon ja siten tiheyden mukaisesti. Keksintö on myös helposti sovellettavissa kirjoittamiseen binääri- eli "on/ei"- muodossa, jossa kirjoituspisa-rat ovat joko varattuja tai varaamattomia.

Pisarat muodostetaan normaalisti taajuudella, joka on tie-totaajuuden tai varaussignaalitaaJuuden kokonaislukumonikerta, niin että vähintään kaksi pisaraa ja valinnaisesti suurempi lukumäärä pisaroita muodostavat jokaisen merkin, Joka vastaa yhtä kirjoi tussignaalia. Normaalia plenempihaIkäisijäisiä ja -tilavuuk-sisia pisaroita muodostetaan silloin, kun käytetään useita pisaroita merkkiä kohti. Ko. tekniikkaa käytettäessä kirjoittamiseen on varaussignaalien ja pisaranmuodoetukeen keskinäinen tahdistaminen tarpeeton, koska pieniä pisaroita ei ole helppo erottaa paljaalla silmällä. Eräät yksittäiset pisarat voivat saada osavarauksia varaussignaalin siirtymävaiheessa ja osua kirJoituspinnan ei-toivottuun paikkaan, jossa ne ovat jokseenkin huomaamattomat. Tah-distusosan ja -piirien poiajättö yksinkertaistaa pisaranohJausta kirjoitus- eli painantalaadun merkittävästi huonontumatta. Keksinnön lähemmät tunnusmerkit ilmoitetaan seuraavissa patenttivaatimuksissa .

Keksinnön yllä mainitut tavoitteet, ominaisuudet Ja edut ilmenevät selitettäessä lähemmin seuraavassa sen edullisia suoritusmuotoja oheisen piirustuksen avulla, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön periaatteitten mukaisesti toimivan nesteplsarakirjoittimen, kuvio 2 esittää suuremmassa mittakaavassa kuviossa 1 esitetyllä kirjoittimella kirjoitettuja merkkejä, kuvio 3 esittää kaaviollisesti nestepisarain varaustekniik-kaa useista varatuista nestepisaroista koottujen merkkien muodostamiseksi , kuvio k esittää nestepisarain varaussignaalia binäärivaraus-tekniikkaa käytettäessä ja kuvio 5 esittää nestepisarain varausteknlikkaa, jossa voidaan muutella kirjoitettujen merkkien kokoa.

5 58597

Kuviossa 1 suihkutetaan sähköä johtavasta merkitsemisnes-teestä, esim. väristä muodostuvien pisarain 10 virta kirjoituspään 12 suuttimesta 11 nesteen tullessa paineen alaisena sopivasta lähteestä 13 tähän kirjoituspäähän. Virta lähtee tästä yhtenäisen nestesuihkun muodossa jakautuakseen myöhemmin pintajännityksen ja epäyhdenmukaisen poikkileikkauksen johdosta pisaroihin. Tasakokoisten ja tasavälisten pisarain muodostumisen takaamiseksi annetaan kirjoituspäähän 12 ja siitä lähtevään nesteeseen vaikuttaa laitteen I**, esim. tavanomaisen pietsosähköisen värähteliJäpiirin 15* pisaroiden muodostamiseksi halutulla vakiolla taajuudella.

Lähellä sitä kohtaa, jossa yhtenäinen nestesuihku muuttuu pisaroiksi, on varauselektrodi 16 liitetty videosignaaligeneraat-toriin 17· Tämä generaattori ohjaa elektrodiin 16 syötettävien varaus jännitetasojen suuruutta ja kestoaikaa ja siten vastamuodostettuihin pisaroihin indusoiduja varauksia. Varatut pisarat kulkevat sen jälkeen sähköstaattisen kentän läpi, joka synnystään poik-keutuslevyjen 18 ja 19 välille, jotka on liitetty esittämättömään tasa jännitteeseen. Jokainen pisara 10 poikkeutetaan matkallaan kentän läpi varauksen mukaan ja seuraa varauksen sille antamaa rataa osuakseen kirJoituspintaan 20. Hylättävät pisarat eivät saa tai saavat vain vähäisen varauksen, niin ettei sähköstaattinen kenttä poikkeuta niitä, vaan ne osuvat putkeen 21 palatakseen myöhemmin lähteeseen 13·

Tarkka pisarapaikoitus on aiemmin vaatinut synnytettyjen varaussignaalitasojen ja pisaranmuodostusajän läheistä synkronointia elektrodissa 16. Synkronoinnin ohjaus suoritetaan tavallisesti varauksenilmaisulaitteita, vertailupiirejä Ja säädettäviä signaa-liviiveitä käyttäen tarkan ohjauksen ylläpitämiseksi. Esillä olevan keksinnön mukaan ei tällaista synkronointia yritetä ylläpitää, vaan pisaranvaraussignaalit syötetään videogeneraattorista 17 pisaran-muodostuksesta riippumatta. Yksittäisten pisaroiden kokoa pienennetään, ja yksittäisten varaussignaalien taajuus on puolet pisaran-muodostustaaJuudeata tai pienempi. Toisin sanoen Jokaisen varaus-signaalin kestoaika vastaa vähintään kahta pisara jaksoa. Tällaisesta varaamisesta seuraa, että useita peräkkäisiä pisaroita saa saman varauksen ja ne osuvat kirjoituspintaan pääasiassa samassa pisteessä. Samanvarauksisissä pisaroissa esiintyy tietty huomiotta 6 58597 jätettävä väärinsuuntaus, kun kirjoltuepinta Jatkuvasti liikkuu kirjoittamisen aikana. Tämä ei kuitenkaan ole merkittävä, koska kirjoituspinnan siirtymä kahden pisaran välisenä aikana on äärimmäisen pieni.

Suuttimella, jota käytetään aikaansaamaan nestesuihku Ja pisarat 10, on pienempi poikkileikkaus kuin tavanomaisesti käytetyillä sen ollessa 0,0175-0,025 mm tai pienempi. Se antaa halkaisijaltaan 0,035-0,0525 mm pisaroita, joista on normaalisti tuloksena halkaisijaltaan 0,050-0,0875 mm merkkejä. Pisarat muodostetaan mieluiten taajuudella, joka sallii verrattain suuren informaatiotahdin, esim. 80-120 KHz varaustaajuuden. Jos siis kaksi pisaraa varattaisiin jokaisella varaussignaalilla, tämä vaatisi 160-2U0 KHz pisarataajuuden. Kun halutaan varata kolme pisaraa per varaus-signaalitaso, vähennetään tietysti informaatiotaajuutta tai lisätään pisarataajuutta. 80 KHz informaatiotaajuuden ylläpitämiseksi tarvittaisiin tällöin siis 2k0 KHz pisarataaJuus. Pisarakokoa ja pisaran muodostustaajuutta voidaan muuttaa erikoisten kirjoitus-vaatimusten täyttämiseksi. Kuviossa 1 osoitetaan kaaviollisesti, että pisarat varataan kolmen ryhmissä. Kuviossa 2 esitetään suuremmassa mittakaavassa pystysuoran viivanosan muodostamista käyttäen kussakin ryhmässä myös kolmea samanvarauksista pisaraa.

Pisaranmuodostukeen ja varaussignaalisyötön välinen synkronointi ei ole kriittinen siksi, että käytetty pisarakoko antaa verrattain pienen merkin siinä tapauksessa, että pisara saa varauksen edellisten tai seuraavien merkkien välillä. Kuviossa 3 esitetään varaussignaali useine valittuarvoisine jännitetasoineen nousuajan ollessa merkitty tr. Rivin 1 merkintänestepisarat näyttävät olevan synkroniset varaussignaalin kanssa muodostumisensa aikana, niin että kolme pisaraa, tässä tapauksessa 30» 31 ja 32, varataan tietyllä varaustasolla. Merkit 38 osoittavat varattujen pisararyhmien keskinäisiä osumapaikkoJa. Tarkasteltaessa rivin 2 pisaroiden muodostusta nähdään, että pisarat 33 ja 36 muodostetaan siirryttäessä toiselta varaussignaalitasolta toiselle. Vain kaksi pisaraa 3^ Ja 35 saavat saman täyden varauksen, koska ne muodostettiin sinä aikana, jona 'varausjännite oli vakio. Kun kaikki pisarat kulkevat poikkeutuskentän läpi, poikkeutetaan pisarat 33 7 58597 ja 36, jotka varattiin siirtymäaikana, toisin kuin niiden välissä olevat pisarat 3^ ja 35· Nämä pisarat, jotka saivat väärän varauksen, eivät siis osu tarkalleen oikeaan paikkaan kirjoituspinnalla.

Kun kirjoitetaan viivaa tai viivanosaa, ei niitä pisaroita näy, jotka osittain varattiin signaalin siirtyessä korkeammalle tasolle, koska ne sattuvat aikaisemmin kirjoitettujen pisaroiden päälle. Kun varaustaso muutetaan arvosta toiseen, jolloin jää pois yksi tai useampia välissä sijaitsevia pisarakoosteita, on mahdollista, että osittain varattu pisara huomataan,koska sen varaus määrää, että se osuu verrattain selvälle kirjoitusalueelle. Käytettäessä pienempiä suutinkokoja, esim. 0,0175 mm, pisara saa 0,035 mm halkaisijan Ja muodostaa yksin halkaisijaltaan 0,0525 mm merkin kirjoituspinnalle. Konventionaalisessa merkkisuuruudessa 2,5 x 2 mm ei näitä pisaroita voida helposti erottaa paljaalla silmällä, vaan ne jäävät huomaamatta. Jos lisäksi jokaista pisararyhmää suurennetaan sisältämään enemmän pisaroita, niin signaalin siirtymävaiheen aikana väärinvaratut pisarat muodostavat suhteellisesti pienempi-kokoisen merkin.

Keksintö on myös helposti sovellettavissa kuviossa h esitettyyn binääriseen pisaraohjaukseen, jossa pisarat ovat joko varatut tai varaamattomat. Varatut pisarat saavat kukin saman varauksen. Kun kirjoitetaan varatuilla pisaroilla, voidaan varausslg-naalit syöttää asynkronisesti samalla tapaa kuin yllä on kuvattu useiden varaustasojen osalta. Jos pelkästään varaamattornia pisaroita käytetään kirjoittamiseen, Jätetään tietenkin merkitsemiseen käytetyt pisarat aivan yksinkertaisesti varaamatta viivanosan haluttua pituutta vastaavana aikana.

Keksintö soveltuu myös mielivaltaisen kirjoitusmuodon aikaansaamiseen sen johdosta, että on mahdollista muodostaa tiheydeltään erilaista kirjoitusta. Tämä mahdollisuus on arvokas valmistettaessa epätavallisia merkkilisäykslä tai puolisävykuvia koodaamat-tomista tiedoista, esim. tehtäessä faksimilea. Peräkkäisten pisa-raryhmien asynkronisen varausmenetelmän Johdosta voidaan varaus-signaalia helposti muuttaa kestoajan osalta samanlaisten varausten aikaansaamiseksi ryhmän lukumäärältään vaihteleviin pisaroihin, esim. 3, h, 5 Jne. Tästä on seurauksena, että kirjoitetun merkin kokoa voidaan muuttaa pisaraluvun mukaan, jota käytetään pisaroista kootun merkin muodostamiseen. Muuttamalla vain varaussignaalin β 58597 kestoaikaa kuviossa 5 esitetyllä tavalla voidaan muuttaa kirjoitettujen merkkien 50-53 halkaisijaa. Tämä sallii suoraan muuntaa tuntoelimestä tuleva tiheyssignaali digitaaliseksi arvoksi, jota sen Jälkeen käytetään hyväksi vastaavan kestoajan antamiseksi varaus-signaalille. Tämä menetelmä harmaa-asteikon esillesaamiseksi yksinkertaistaa niitä piirejä, joita aiemmin tarvittiin, kun kirjoitussysteemi vaati laajoja muunto- ja tallennusmahdollisuuksia. Kirjoitetun merkin muodostamiseen käytettävien pisaroiden muutettavaa lukumäärää voidaan käyttää joko monitasovaraussignaali-kirjoituksessa tai binäärityyppisessä kirjoituksessa ja se voi siis tulla kysymykseen joko kiintomatriisi- tai analogiakirjoituk-sessa.