DE2434759C2 - Device for sensing the charging of ink drops - Google Patents

Device for sensing the charging of ink drops

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Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Einrichtung aus.The invention is based on a device specified in the preamble of claim 1.

Bei Tintenstrahldruckern mit einer extrem hohen Tropfenfrequenz in der Größenordnung von 100 kHz oder höher ist es sehr wichtig, daß die einzelnen Tintentropfen überprüft werden, um zu bestimmen, ob ihre Geschwindigkeit, ihre Anordnung auf dem Papier usw. korrekt ist. So ist bereits ein incl'iktives Abfühlelement vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 23 48 7243), welches die ordnungsgemäße Aufladung der Tintentropfen überprüft, ohne daß die Tintentröpfchen an einer Elektrode oder ähnlichem niedergeschlagen werden müssen.In ink jet printers with an extremely high drop frequency of the order of 100 kHz or higher, it is very important that each ink drop be checked to determine if their speed, their arrangement on the paper, etc. is correct. So is already an inclusive one Sensing element has been proposed (German patent application P 23 48 7243), which is the proper Charge of the ink droplet is checked without the ink droplet touching an electrode or the like need to be knocked down.

Es ist auch für einen Tintenstrahldrucker mit einem induktiven Abfühlelement für die Ladung der Tintentröpfchen vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung 24 11 8i03), das Abfühlelement zwischen zwei Abschirmelementen anzuordnen und die Meßeinrichtung für die Ladung zwischen das Abfühlelement und die Abschirmung zu schalten.It is also for an ink jet printer with an inductive sensing element for the charge of the ink droplets been proposed (German patent application 24 11 8i03), the sensing element between two To arrange shielding elements and the measuring device for the charge between the sensing element and to switch the shield.

Durch »The Review of Scientific Instruments«, March, 1967, Seiten 325—327, ist es bekannt, die Ladung eines Tröpfchens zu messen, indem es einen Hohlzylinder passiert, der die eine Elektrode eines Kondensators darstellt Während das Tröpfchen sich im Hohlzylinder befindet, induziert die Ladung des Tröpfchens am Hohlzylinder eine gleich große, jedoch entgegengesetzte Ladung.It is known from The Review of Scientific Instruments, March, 1967, pp. 325-327, the charge of a droplet by passing through a hollow cylinder that is one electrode of a capacitor represents While the droplet is in the hollow cylinder, the charge of the droplet induces am Hollow cylinder has an equal but opposite charge.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, einen Tintentropfenabfühler für einen Tintenstrahldrucker mit größerem Wirkungsgrad, größerer Empfindlichkeit und verbesserter Signalcharakteristik gegenüber Störsignalen zu schaffen.It is the object of the invention specified in claim 1 to provide an ink drop sensor for a Inkjet printers with greater efficiency, greater sensitivity and improved signal characteristics to create against interference signals.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further features of the invention are set out in the subclaims refer to.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigtThe invention is described below with reference to exemplary embodiments illustrated in the figures. It shows

F i g. 1 einen mit einer Feststellungsschaltung verbundenen Abfühler,F i g. 1 a sensor connected to a detection circuit,

F i g. 2 und 3 Details dieses Abfühlers,F i g. 2 and 3 details of this sensor,

Fig.4 einen als Sonde ausgebildeten Abfühler mit einer äußeren geerdeten Abschirmung und4 with a sensor designed as a probe an external earthed shield and

F i g. 5a und 5b einen als Planarabfühler ausgebildeten Abfühler.F i g. 5a and 5b a sensor designed as a planar sensor.

In den F i g. 1 bis 4 sind für das berührungslose Abfühlen der Ladung eines Tintenstroms für schnelle Ladungssynchronisation Abfühle: und Feststellungsschaltkreise dargestellt In the F i g. 1 to 4 are for non-contact sensing of the charge of an ink stream for fast Charge synchronization senses: and detection circuits shown

Die in F i g. 1 gezeigte Schaltung erlaubt den Gebrauch eines berührungslosen Abfühlers, der detaillierter in den Fig.2 und 3 dargestellt ist. Dieser Abfühler fühlt die Ladung weniger Tropfen oder eines einzigen Tintentropfens ab. Der Tintenstrom 1 besteht aus einer Vielzahl von Tropfen und bewegt sich ausgehend von ehier Düse von links nach rechts. Der Tintenstrom passiert die Ladeelektrode 2, die jeden Tintentropfen in Übereinstimmung mit Signalen eine bestimmte Ladung verleiht. In Flugrichtung direkt hinter der Ladeelektrode 2 befindet sich der Abfühler 3, der den Mittelleiter 3a, die innere Abschirmung 3b und die äußere geerdete Abschirmung 3c aufweist Die unterschiedlich aufgeladenen Tintentropfen gelangen hierauf zwischen ein Paar Ablenkplatten 5, wo sie in bekannter Weise entsprechend ihrer Ladung abgelenkt werden. Die für den Druck erforderlichen Tintentropfen schlagen auf das Papier 6 auf, und die nicht erforderlichen gelängen in die Tintenauffangblende 8. Der auf Feldeffekttransistoren basierende Operationsverstärker 10 ist entsprechend den F i g. 1 und 4 mit dem Mittelleiter 3a und der inneren Abschirmung 3b des Abfühlers 3 verbunden und reduziert die Eingangskapazität der Schaltung bis auf Null. Der hochohmige Widerstand 16 liefert dem Operationsverstärker einen Vorspannungsstrom. Daraus ergibt sich die Fähigkeit, einen Tropfen geladener Tinte abzufühlen, die geringerThe in F i g. The circuit shown in FIG. 1 permits the use of a non-contact sensor, which is shown in greater detail in FIGS. This sensor senses the charge of a few drops or a single drop of ink. The ink stream 1 consists of a large number of drops and moves from left to right, starting from a nozzle. The ink flow passes the charging electrode 2, which gives each ink drop a certain charge in accordance with signals. In the direction of flight directly behind the charging electrode 2 is the sensor 3, which has the central conductor 3a, the inner shield 3b and the outer earthed shield 3c.The differently charged ink drops then arrive between a pair of deflector plates 5, where they are deflected in a known manner according to their charge will. The ink droplets required for printing hit the paper 6, and the unnecessary lengths into the ink collecting diaphragm 8. The operational amplifier 10 based on field effect transistors is shown in FIG. 1 and 4 connected to the center conductor 3a and the inner shield 3b of the sensor 3 and reduces the input capacitance of the circuit to zero. The high value resistor 16 supplies a bias current to the operational amplifier. As a result, the ability to sense a drop of charged ink is lower

ist als 3 χ JO-'4 C bei einer Frequenz geringer als 2500 Proben/Sekunde. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist wechselstrommäßig an einem anderen Verstärker 11 angekoppelt und hierauf mit der Schwellwertschaltung 12 verbunden, die ein Signal auf der Leitung 13 erzeugt. Dieses Signal wird verschiedenen Schaltungen zugeführt, um die Synchronisation im Tintenstrahldrucker zu steuern.is than 3 χ JO- ' 4 C at a frequency less than 2500 samples / second. The output of the operational amplifier 10 is coupled in terms of alternating current to another amplifier 11 and is then connected to the threshold value circuit 12, which generates a signal on the line 13. This signal is fed to various circuits in order to control the synchronization in the inkjet printer.

Wie in den F i g 2 und 3 gezeigt, sind der Mittelleiter 3a und die innere Abschirmung 3b durch die äußere Abschirmung 3c geschützt, die an Erde angeschlossen ist, um Störspitzen des Abfühlers zu vermindern. Zusätzlich zur äußeren Abschirmung wird die Schwellwertschaltung zeitlich über die Leitung 15 abgetastet, um die Wirkung irgendwelcher Störgrößenspitzen zu mindern. Diese Abtastzeit macht die Abfühlzeit des Ladungsabfühlers, während welcher die geladenen Tintentropren den Abfühler passieren, unabhängig von der Hauptstörgröße, welche die Ladeelektrode ist.As shown in Figures 2 and 3, the center conductor 3a and the inner shield 3b are protected by the outer shield 3c, which is connected to earth to reduce spikes from the sensor. In addition to the external shielding, the threshold value circuit is sampled over time via the line 15 in order to reduce the effect of any disturbance variable peaks. This sampling time makes the sensing time of the charge sensor during which the charged drops of ink pass the sensor regardless of the main disturbance which is the charging electrode.

F i g. 3 zeigt einen geschichteten Abfühler mit seinen Einzelheiten. Die Schichten des Abfühlers bilder·, abwechselnd Folien aus Kupfer und Kunststoff.F i g. Figure 3 shows a layered sensor in detail. The layers of the sensor pictures, alternating foils made of copper and plastic.

Die Ausführungsform nach F i g. 4 weist das zylindrische Glied 3 mit seinen zylindrischen Elementen 3a, 3b und 3c auf. Die Funktionen sind ähnlich denen der zuvor beschriebenen.The embodiment according to FIG. 4 has the cylindrical member 3 with its cylindrical elements 3a, 3b and 3c. The functions are similar to those previously described.

Die Schaltung nach F i g. 1 und die Abfühlerausführungsformen der F i g. 2, 3 oder 4 sind verwendbar, um die auf den einzelnen Tintentropfen befindliche Ladung festzustellen, woraus ermittelt wird, ob die Ladezeit der Ladeelektrode mit der Tropfenbildung synchronisiertThe circuit according to FIG. 1 and the sensor embodiments the F i g. 2, 3 or 4 can be used to determine the charge on each ink drop determine, from which it is determined whether the charging time of the charging electrode is synchronized with the drop formation

Die in den F i g. 5a und 5b gezeigte Ausführungsform stellt den sondenartigen Abfühler 3 dar, der statt zylindrisch (Fig.4) in einer Ebene aufgebaut ist. Ähnliche Elemente weisen die gleichen Bezugszeichen auf.The in the F i g. The embodiment shown in FIGS. 5a and 5b depicts the probe-like sensor 3 taking place cylindrical (Fig. 4) is constructed in one plane. Similar elements have the same reference symbols.

Durch Anordnung von zwei Abfühlern entlang der Tintenstrombewegungsbahn kann durch Messen der Zeit, die ein Tintentropfen benötigt, um die bekannte Entfernung zurückzulegen, dessen Geschwindigkeit festgestellt werdenBy placing two sensors along the ink flow trajectory, by measuring the Time it takes for a drop of ink to reach the known The distance whose speed can be determined

/ = Entfernung \
V Zeit J'
/ = Distance \
V time J '

Mehrere oder ein einziger geladener Tintentropfen können verwendet werden, jedoch mit etwas geringerer Auflösung.Multiple or a single charged ink drop can be used, but at a slightly smaller size Resolution.

Werden ein oder mehrere Abfühler an einer Stelle angeordnet, die einzelne Tintentrr ;./fen passieren müssen, wenn sie richtig geladen und .ib^elenkt sind, kann die Ablenkung gemessen werden.If one or more sensors are arranged at one point, the individual ink doors pass must, if they are properly loaded and steered, the deflection can be measured.

Die nicht benutzten Tintentröpfchen können soweit aufgeladen werden, um sie in die Tintenabfangblende abzulenken. Die einzelnen Tropfen können dabei eine Ladung aufweisen, die groß genug ist, um von einem berührungslosen Abfühler und dessen Schaltkreis festgestellt werden zu können, wenn die Tintentröpfchen sich am Abfühler vorbeibeweg-^n. Tritt am Abfühler kein Ausgangssignal auf, wird dadurch das Fehlen der Tintentröpfchen angezeigt.The unused ink droplets can be charged to the extent that they are in the ink trap distract. The individual drops can have a charge that is large enough to be removed by a Non-contact sensor and its circuitry to be able to determine when the ink droplets move past the sensor- ^ n. If there is no output signal at the sensor, this becomes the Absence of ink droplets indicated.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zum Abfühlen der Aufladung von Tintentropfen, die aus der Düse eines Tintenstrahldruckers ausgestoßen, durch Ladeelektroden elektrisch geladen und durch Ablenkelektroden gegen bestimmte Stellen des zu bedruckenden Papiers gerichtet werden, mit einem aus einem zwischen Abschirmelementen angeordneten Abfühlelement bestehenden Abfühler und mit einer zwischen das Abfühlelement und die Abschirmung geschalteten Meßeinrichtung zur Erzeugung von Signalen in Abhängigkeit von den von den Tintentropfen beim Passieren des Abfühlelementes festgestellten Ladungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfühler einen geschichteten Aufbau aus Abfühlelement (3a), innerer Abschirmung (3b) und äußerer Abschirmung (3c) aufweist und die Meßeinrichtung an Abfühlelement (3a) und innere Abschirmung (3b) angeschaltet ist1. Device for sensing the charge of ink droplets ejected from the nozzle of an inkjet printer, electrically charged by charging electrodes and directed against certain points of the paper to be printed by deflection electrodes, with a sensor consisting of a sensing element arranged between shielding elements and with a sensor between the Sensing element and the shielding connected measuring device for generating signals as a function of the charges detected by the ink droplets when passing the sensing element, characterized in that the sensor has a layered structure of sensing element (3a), inner shielding (3b) and outer shielding (3c) and the measuring device is connected to the sensing element (3a) and the inner shield (3b) 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Aufbau abwechselnd Schichten aus Kupfer und Kunststoff vorsieht, wobei die Kupferschichten als Abfühlelement (3a), innere Abschirmung (3b) und äußere Abschirmung (3c) dienen.2. Device according to claim 1, characterized in that the layered structure provides alternating layers of copper and plastic, the copper layers serving as a sensing element (3a), inner shielding (3b) and outer shielding (3c) . 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Aufbau zylinderförmig (Fig.4) ausgeführt ist und zwischen dem metallische:; Abfühler (3a), der inneren Abschirmung (3tyund der äußeren Abschr-nung (3c) Isolierschichten angeordnet sind und eine mit der Achse des Zylinders fluchtende, durch or. ι gesamten Zylinder hindurchgehende öffnung vorhanden ist3. Device according to claim 1, characterized in that the layered structure is cylindrical (Fig.4) and between the metallic :; Sensor (3a), the inner shield (3ty and the outer bezel (3c), insulating layers are arranged, and an opening is provided that is aligned with the axis of the cylinder and through or through the entire cylinder 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den geschichteten Aufbau nebeneinander auf einem Substrat angeordnete Streifen geringer Dicke bilden und das Substrat so gegenüber der Tintentropfbahn angeordnet ist, daß die Schichtrichtung quer und die Dickendimension des Substrats parallel zur Tropfenbahn verlaufen,4. Device according to claim 1, characterized in that the layered structure side by side formed on a substrate arranged strips of small thickness and the substrate so opposite the ink drip path is arranged that the layer direction is transverse and the thickness dimension of the Substrate run parallel to the droplet path, 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe (3) relativ zur Ladeelektrode (2) einstellbar ist, um die durch die Ladeelektrode (2) erzeugten Ladungen ausgeglichen zur inneren (3b) und äußeren Abschirmung (3c) zu machen, wodurch von der Ladeelektrode (2) erzeugte Ladungen löschbar sind gegenüber Ladungen, die von den einzelnen Tintentropfen beim Passieren des Abfühlelementes (3a) erzeugt werden.5. Device according to claim 1, characterized in that the same (3) is adjustable relative to the charging electrode (2) in order to make the charges generated by the charging electrode (2) balanced to the inner (3b) and outer shielding (3c) , whereby Charges generated by the charging electrode (2) can be erased compared to charges generated by the individual ink droplets when they pass through the sensing element (3a) . 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung stroboskopisch wirkende Elemente enthält für die Abtastung der Ladeelektrode (2), um die im Abfühler (3) induzierten Störgrößen zu reduzieren.6. Device according to claim 1, characterized in that the circuit acts stroboscopically Contains elements for scanning the charging electrode (2) to those induced in the sensor (3) To reduce disturbance variables.
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