DE2656237C2 - Verfahren zur Bestimmung der Kenngrößen eines Tintenstrahles - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung der Kenngrößen eines TintenstrahlesInfo
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Description
so Anspruchs 1 angegebenes Verfahren zur Bestimmung
der Kenngrößen eines Tintenstrahles in einem Tintenstrahldrucker mit einer Vielzahl von in wenigstens einer
Reihe angeordneten Düsen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Aufbrechen eines Tintenstrahls erfolgt spontan, doch haben die sich bildenden Tropfen unterschiedliche
Größe und unterschiedliche gegenseitige Abstände. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, dem aus der
Düse austretenden Tintenstrahl Druckschwankungen zu
überlagern, die gleiche Tropfengröße und gleiche
Abstände erzwingen, Die Tropfenabstände sind dabei der Frequenz der Druckschwankungen proportional.
Bei derartigen Tintenstrahldruckern ist es von größter Wichtigkeit, die Signale für die Erteilung der
elektrischen Ladung an die Tropfen mit der Tropfenbildung, d. h. mit dem Abreißen der Tropfen vom Strahl,
genau zu synchronisieren. Konventionelle Mittel für die Erteilung der elektrischen Ladung an die Tropfen
umfassen eine LadesubaiUing und eine Elektrode, die
den Tintenstrahl am Ort der Tropfenbildung umgibt oder in seiner Nähe angeordnet ist. Die dem Tropfen
erteilte Ladung ist abhängig von der zur Zeit des Abbrechens des Tropfens vom Strahl an der Ladeelektrode herrschenden Amplitude des Ladesignals. Danach
passiert der Tropfen ein statisches elektrisches Ablenkfeld, und der Betrag der Ablenkung, die der Tropfen
darin erleidet, hängt von seiner beim Durchfliegen des Ablenkfeldes vorhandenen Ladung ab. In einem eine
Vielzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Düsen aufweisenden binären elektrostatischen Tintenstrahldrucker (DE-OS 22 50 378) werden ungeladene
Tropfen nicht abgelenkt und gelangen, wie erwähnt, direkt auf den Aufzeichnungsträger, wo jeder der
Tropfen einen kleinen Punkt bildet Die geladenen Tropfen hingegen gelangen nicht zum Abdruck sondern
in eine Auffangvorrichtung.
Durch die DE-OS 23 48 724 ist es bekannt, bei einem
Tintenstrahldrucker mit einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Düsen, aus denen unter Druck
stehende Tinte in Form von Tintentröpfchen ausgestoßen wird, die selektiv aufgeladen und abgelenkt werden,
die Tröpfchenbildung mit der Tröpfchenaufladung zu synchronisieren. Für diese Synchronisation wird die
Ladung der einzelnen Tröpfchen induktiv abgefühlt, indem senkrecht zu jeder Tropfenbahn je ein stabförmiges induktives Abfühlelement angeordnet ist Zu beiden
Seiten der Abfühlelemente ist je eine mit Bohrungen für den Durchtritt der Tintentröpfchen versehene Abschirmplatte angeordnet
Durch die DE-OS 24 34 786 ist es bekannt, bei einem
eindüsigen Tintenstrahldrucker die ausgestoßenen Tintentröpfchen, die durch Ladeelektroden elektrisch
geladen und durch Ablenkelektroden in eine gewünschte Flugbahn gelenkt werden, bestimmte Tröpfchen in
eine Testflugbahn abzulenken, in deren Nähe zwei Abfühlelektroden angeordnet sind, zwischen denen ein
Bezugsspalt vorhanden ist, der zur Ermittlung der richtigen Tropfenlage einen Vergleich der beiden
Meßwerte ermöglicht
Schließlich ist es durch die DE-OS 23 46 557 bei einem sogenannten binär arbeitenden, vieldüsigen Tintenstrahldrucker bekannt, die Tintenauffangblenden für die
Erzeugung von Signalen durch empfangene Tintentröpfchen auszubilden und eine Detektorschaltung
aufeinanderfolgend an jeweils nur ekie Tintenauffangblende anzuschließen.
Wenn die erwähnte Synchronisation von Tropfentrennung und Ladesignal mangelhaft ist, indem das
Ladesignal im Moment cfcr Trennung entweder noch ansteigt öder bereits abfällt, entspricht die Ladung nicht
der maxim-ul möglichen sondern dem Wert einer
Zeitfunklion der maximalen Ladung. Derart fehlerhaft geladene Tropfen können beispielsweise zu wenig
abgelenkt werden, um die Auffangvorrichtung zu erreichen, sondern gelangen vielmehr an einem
unerwünschten Ort auf den Aufzeichnungsträger.
Alle diese bekannten Tintenstrahldrucker können jedoch nur einen einzelnen Tintenstrahl abfühlen bzw.
nur eine einzige Kenngröße eines Tintenstrahls bestimmen. Dies ist jedoch nicht ausreichend, da trotz
großer Sorgfalt bei der Herstellung der Düsen zur Erzielung genauer Parallelität der Tintenstrahlen durch
Verstopfen oder Verkrusten einzelner Düsen eine Richtungsänderung der Strahlen auftreten kann, was
ebenfalls zur Verschlechterung der Druckqualität führt
angegebenen Erfindung, für einen Tintenstrahldrucker mit einer Vielzahl von in wenigstens einer Reihe
angeordneten Düsen ein Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung der Flugbahn der Tintentröpfchen und der
Geschwindigkeit der Tintentröpfchen anzugeben.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 und 2 ein Paar von Meßstäben in U-förmigen
Abschirmungen;
Fig.3 und 4 Draufsicht und Schnitt eines Druckkopfes mit mehreren Düsenreihen;
Fig.5 das Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung;
Fig.6 die Anordnung von Meßstäben in einem
Abschirmzylinder;
Fig.7, 8 und 9 ein Ausführungsbeispiel einer
laminierten Anordnung von Fühlern und Abschirmungen;
F i g. 10 ein Blockschaltbild einer MeÖschaltung;
F i g. 11 eine Zusammenstellung von Signalen, die beim Betrieb der Meßschaltung gemäß Fig. 10
auftreten.
Wie bereits erwähnt, sind bei elektrostatischen Tintensirahl-Druckern, bei denen aus mehreren Düsen
Tinte unter Druck austritt, die Ausrichtung der Tintenstrahlen sowie die Geschwindigkeit der Tropfenströme besonders wichtig. Diese beiden Parameter
übertreffen möglicherweise an Wichtigkeit die Messung der Operation der Ladeelektroden sowie der Ladungssynchronisation, für welche bereits Meßgeräte vorgeschlagen worden sind. In den F i g. 1 und 2 sind Stäbe 10
und 11 in der gleichen Ebene mit konstantem Abstand und auf gegenüberliegenden Seiten, senkrecht zu einer
Reihe von Tintenstrahlen 12 angeordnet, d. h. sie haben
gleiche Abstände von Tintenstrahlen, wenn diese unabgelenkt sind.
Die Stäbe 10 und 11 bestehen aus elektrisch leitendem
Material beliebigen aber über die den Tintenstrahlen benachbarte Länge konstanten Querschnitts. Der
Begriff »Stab« umfaßt Schienen, Draht oder Bänder, die über die effektive Länge konstanten Querschnitt
aufweisen.
Die Stäbe 10 und 11 sind von elekn/sch leitenden
Abschirmungen 13 und 14 umgeben, so daß nur ein kleiner Teil der Stäbe 10 und 11 den Tintenstrahlen 12
ausgesetzt ist
so Die F i g. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines
zweireihigen Druckkopfes mit einer Mehrzahl von Düsen je Reihe und mit elektrostatischen Ablenkmitteln. Dieser Druckkopf umfaßt einen Block 15 mit einer
darin eingearbeiteten Verteilerkammer 16. In der Verteiierfcammer 16 ist ein piezoelektrischer Kristall 17
angeordnet Die Kammer wird durch eine Düsenplatte 18 abgeschlossen. In dieser Düsenplatte sind zwei
Reihen 19 und 20 von eng benachbarten Düsen vorgesehen. Der piezoelektrische Kristall 17 ist auf
eo einer Rückwand 2t angeordnet Auf dem Block 15 ist
eine Ladeplatte 23 angebracht, welche zwei Reihen von Ladeelektroden 24 und 25 aufweist, deren jede mit einer
Düse in der Düsenplatte 18 ausgerichtet ist.
mer 16 zugeführt und durch die Düsen 19 und 20 der
um das innere Volumen der Verteilerkammer 16 im
Rhythmus der Erregerspannung zu variieren. Dadurch werden dem Tintendruck Störungen überlagert, welche
die aus den Düsen 19 und 20 austretenden Tintenstrahlen in einzelne Tropfen gleicher Größe und gleichen
Abstandes aufbrechen lassen. Die aus den Düsen 19 und 20 austretenden Tintensifahlen haben die Form feiner
Fäden, die durch die öffnungen 26 und 27 hindurchtreten, wobei die Störungen sich mit zunehmendem
Abstand von der Düsenplatte 18 vermehrt auswirken, bis die Tropfen von den Fäden abreißen. Wenn das
Abreißen der Tropfen innerhalbder Ladeelektroden 24 und 25 erfolgt, nehmen die Tropfen eine Ladung an, die
der im Augenblick des Abreißens an der entsprechenden Ladeelektrode anliegenden Spannung entspricht.
Ungeladene Tropfen gelangen über die Pfade 30 und 31 zum Aufzeichnungsträger 32. Zwischen den Pfaden
30 und 31 ist eine Hochspannungs-Ablenkplatte 35 angeordnet. Jeweils auf der andern Seite der Tropfenpfade
30 und 31 sind mit Masse verbundene bilden nichtleitende Ringe um die Plattierungen
innerhalb der Löcher 95 und 96. Die Ebene 2 in F i g. 7 ist in Fig.9 dargestellt und kann die innere Oberfläche
einer oder beider Platten 90 und 91 umfassen. Die -, Oberfläche der Platte 97 ist mit zwei elektrisch leitenden
Plattierungen 98 und 99 versehen, die voneinander und von der Plattierung 92 auf der gegenüberliegenden Seite
der Platte elektrisch getrennt sind. Die Plattierung innerhalb der Löcher 95 und 96 geht durch die Platte
ίο hindurch und kontaktiert die Plattierungen 98 und 99.
In der sich ergebenden laminierten Struktur bilden die
Plattierungen 98 und 99 die entsprechenden Meßstäbe, während durch den von ihnen gebildeten Spalt 100 die
parallelen Tintenstrahlen hindurchfliegen. Die Plattie-
ΙΊ rungen 92 auf der Platten 90 und 91 werden damit zu
äußeren Abschirmungen für die Meßstäbe. Die Löcher 95 und 96 dienen dazu, die Meßstäbe mit den
Vorverstärkern gemäß F i g. 5 zu verbinden.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer Meßschaltung
Abienkcicktrodcn 37 und 38 angebracht Die Ablenk _-,-, für die Maßstäbe nach der vcrüegendün Erfindung. Der
elektroden 37 und 38 sind von den Tropfenpfaden 30 und 31 hinweggebogen und enden in öffnungen 41 und
42, die mit Hohlräumen 4Ϊ und 44 kommunizieren. In
diese Hohlräume 43 und 44 münden Leitungen 45 und 46, die über Verbindungen 52 und 53 mit einer
Vakuumpumpe verbunden sind. Damit kann sich in den Hohlräumen 43 und 44 sammelnde Tinte über die
Leitungen 45 und 46 abgesaugt und dem Tintenkreislauf wieder zugeführt werden.
Auf dem beschriebenen Druckkopf sind Träger 60 und 61 angeordnet. Diese tragen Meßstäbc 62 und 63 zu
beiden Seiten der entlang des Pfades 30 fliegenden Tintenstrahlen, sowie Meßstäbe 64 und 65 auf
gegenüberliegenden Seiten der entlang des Pfades 31 fliegenden Tintenstrahlen.
F i g. 5 zeigt ein Schaltbild mit Vorverstärkern, bei
dem ein Eingang 70 mit einem Meßstab auf der einen Seite der Tintenstrahlen und ein zweiter Eingang 71 mit
einem Meßstab auf der gegenüberliegenden Seite der Tintenstrahlen verbunden ist, während ein Eingang 72
an beide Abschirmungen der Meßstäbe angeschlossen ist. Der Eingang 72 ist bei 73 mit Masse verbunden sowie
mit je einem Eingang der Stromverstärker 74 und 75. Diese Verstärker sind mit geeigneten Rückkopplungsimpedanzen 76 und 77 ausgestattet und so ausgelegt,
daß sie am Eingang eine niedrige Impedanz aufweisen, so daß die Meßstäbe an eine geeignete Vorspannung
angelegt sein können. Das vorverstärkte Ausgangssignal der Meßstäbe wird an den Ausgangsklemmen 78
und 79 abgenommen.
F i g 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Maßstäbe gemäß Jen F i g. 1 und 2. Die Meßstäbe 80
und 81 sind innerhalb eines geschlitzten Zylinders 82 auf gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes angeordnet.
Sie sind in Isolatoren 83 und 84 eingebettet. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der geschlitzte Zylinder
aus einem elektrisch leitenden Materia1 und bildet die gemeinsame Abschirmung für beide Meßstäbe.
In den F i g. 7 bis 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Serie von Laminieningen
vorgesehen ist. Beispielsweise können die Laminierungen zwei in geeigneter Weise vorbereitete Keramikplatten
90 und 91 umfassen. Die äußeren Oberflächen der Platten 90 und 91, welche die Ebenen 1 und 3 der
F i g. 7 umfassen, sind in der F i g. 8 gezeigt Diese Oberflächen sind mit einer Plattierung 92 aus elektrisch
leitendem Material versehen, in welches freie Stellen 93 und 94 eingeätzt worden sind. Diese freien Stellen
Tropfenstrom 12. die Meßstäbe 101 und 102 sowie die Abschirmungen 103 und 104 sind schematisch dargestellt.
Die Meßstäbe sind mit den Verstärkern 105 verbunden, die in Fig. 5 im Detail dargestellt sind. Die
r> Ausgänge der Verstärker sind über Leitungen 106 und 107 mit einem Summierverstärker 108 bzw. einem
Differenzverstärker 109 verbunden. Einige der in der Schaltung gemäß Fig. 10 auftretenden Impulse und
Wellenfc.vnen sind in der F i g. 11 dargestellt.
in Der Verstärker 108 addiert die laufenden Ausgangssignale
der Abtaststäbe, die den induzierten Strömen entsprechen und die auf den Leitungen 106 und 107
erscheinen, und liefert ein resultierendes Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 110. Ein Beispiel für dieses
Ji Ausgangssignal ist die Wellenform 112 in Fig. 11. Die
Wellenform 112 isi das aus dem Durchgang eines Strahls geladener Tropfen 12 durch die Meßanordnung
101 bis 104 resultierende Signal, wobei die zur Messung herangezogene Gesamtlänge des Strahls nicht größer
als der Abstand zwischen gegenüberliegenden Seiten der Abschirmung, d. h. nicht größer als der Jurchmesser
des Zylinders 82 in F i g. 6 ist bzw. der Abstand zwischen den Ebenen 1 und 3 gemäß F i g. 7. Die: Wellenform 112
ist daher angenähert die gleiche wie die durch jeden einzelnen Meßstab gelieferte, jedoch weist sie die
doppelte Amplitude auf, wobei vorausgesetzt ist, daß die Tropfenströme genau ausgerichtet sind. Die in eine
Abtastelektrode induzierte Ladung und der resultierende Strom, der durch den Durchgang von geladenen
w Tropfen an einer abgeschirmten Induktions-Meßvorrichtung
auftritt, sind dem Fachmann bekannt.
Falls der Tropfenstroin nicht genau ausgerichttt ist.
bleibt das Ausgangssignal des Summierverstärkers 108 auf der Leitung 110 doch angenähert konstant, da die
reduzierte Ladung an einem Meßstab durch die vergrößterte Ladung am anderen Meßstab ausgeglichen
wird.
Dies ist nicht der Fall beim Ausgangssignal des
Differenzverstärkers 109 auf der Leitung 115. Bei genauer Ausrichtung des Tropfenstroms ist das
resultierende Ausgangssignal des Verstärkers 109 gleich 0, wie die Kurve 116 zeigt Bei einer FeWausrichtung des
Strahls erzeugt der Verstärker 109 eine Differenzspannung, deren Wellenform von dem Meßstab abhängt,
dem der Strahl näher ist In F i g. 11 stellt die Wellenform 117 ein Beispiel für die Ausgangsspannung
des Verstärkers 109 dar, wenn der Tropfenstrom näher am Meßstab A vorbeigeht, während die Wellenform 118
ein Beispiel für den Fall darstellt, wo der Tropfenstrom näher am Meßstab ß vorbeigeht. In beiden Fällen nimmt
das resultierende Differenzsignal zu, wenn die Fehlausrichtung zunimmt.
Die Benutzung der Summen- und Differenzsignale auf den Leitungen 110 und 115 hängt ab von der
Operation des Steuerkreises 120 und des Zeitkreises 121. Der Steuerkreis 120 spricht an auf die Ausgangssignale
j/ier Schnittstellensteuerung auf den Leitungen
125. Jedes Ausgangssignal hat die Form eines 16-bit-Wortes, welches die programmierbare Verzögerung
bezeichnet, die Summen- oder Differenz-Wellenform auswählt und ein Startsignal liefert.
Das Summensignal der Wellenform 112 auf der Leitung UO repräsentiert den Stromfluß in die
Meßstäbe. Ein Integrator 127 ist vorgesehen, um das Summensignal umzusetzen in ein Signal, das die in die
Meßstäbe induzierte Ladung repräsentiert. Der Integrator 127 erzeugt daher auf Leitung 128 ein integriertes
Dieser Ausgang ist mit den Integratoren 154 und 158 verbunden, welche durch das Rückstellsignal am Ende
der programmierbaren Verzögerung auf 0 zurückgestellt werden können.
Die Integratoren 154 und 158 können Signale lediglich einer Polarität integrieren. Jeder der Integratoren
integriert über die Fläche unter seinem Eingangssignal und hält die das Integral repräsentierende
Ausgangsspannung, bis er durch das Signal auf der
ίο Leitung 159 zurückgestellt wird. Die Ausgangsspannungen
der Integratoren 154 und 158 werden über Leitungen 160 und 161 einem Vergleicher 162 zugeführt.
Dieser vergleicht die beiden Ausgangsspannungen und liefert ein binäres Ausgangssignal, das das Vorzeichen,
aber nicht den Wert, der jeweiligen Differenz des Signals auf der Leitung 160 zum Signal auf der Leitung
161 darstellt, nämlich /ι — /2. Das binäre Differen/.signal
gibt daher laufend an, ob l\ größer als /2 ist oder umgekehrt. Wenn beide Signale sich gleichmäßig
SlJTTIrTiCiT"'""0' *'*Q Cot-nprKou/irli r\\t* Intpcrratinn pjnp -»η 'artf\e»rn ■* R ΚριγΙρ olpirhmäftiu nnQtPicrpn Wa
zeitliche Abstimmung zwischen dem Summensignal 129 und dem Differenzsignal 116, 117 oder 118. Das Signal
129 kann deshalb auch als verzögertes Summensignal bezeichnet werden.
Die Ausgangsleitung 130 des Steuerkreises 120 ist mit einem Selektor 135 verbunden. Ein Signal auf der
Leitung 130 schaltet den Selektor 135, so daß die Ausgangsleitung 128 mit einer Leitung 136 verbunden
wird, während bei Abwesenheit des Signals auf der Leitung 130 die Ausgangsleitung 115 mit der Leitung
136 verbunden ist. Die übrigen Ausgangsleitungen im Kabel i40 übertragen ein digitales, die programmierbare
Verzögerung repräsentierendes Signal zum Zeitkreis 121. Dieser spricht an auf ein Startsignal von der
Schnittstellensteuerung, das ein Bit umfaßt, welches über die Leitung 125 eintrifft und vom Steuerkreis 120
als Signal 142 auf das Kabel 140 gegeben wird. Der Zeitkreis 121 reagiert mit der Abgabe eines Signals 143
für die programmierbare Verzögerung sowie eines Signals 144 »Integrieren 1« auf einer Leitung 145,
gefolgt von einem Signal 146 »Integrieren 2« auf einer Leitung 147, und schließlich einem Signal 148 auf einer
Leitung 149.
Die programmierbare Zeitverzögerung wird auf einen durch vorherige Messung ermittelten geeigneten
Wert eingestellt, zu dem die Zeit »Integrieren 1« (Signal 144) beendet ist und die Zeit »Integrieren 2« (Signal 146)
beginnt und zu dem das Integral des verzögerten Summensignals 129 seinen halben Wert erreicht haben
soll. Dies ist durch die gestrichelte Linie 150 angedeutet. Der Zeitkreis 121 kann beispielsweise einen Zähler
enthalten, der während der programmierbaren Verzögerung abläuft.
Das Signal 144 »Integrieren 1« auf der Leitung 145 betätigt einen logischen Schalter 152, um das Ausgangssignal
des Selektors 135 zu einem Integrator 154 durchzuschauen. In ähnlicher Weise betätigt das Signal
146 »Integrieren 2« auf der Leitung 147 einen logischen Schalter 156, der den Ausgang des Selektors 135 mit
einem Integrator 158 verbindet Der Integrator 154 integriert daher das Ausgangssignal des Selektors 135
bis zu der durch die gestrichelte Linie 150 (Fig. H)
angedeuteten Zeit, während der Integrator 158 des Ausgangssignal des Selektors 135 nach dieser Zeit
integriert
Der Zeitkreis 121 hat einen Ausgang 159, der zum Rückstellen verschiedener Schaltkreise während der
programmierten Verzögerung (Weälenform 143) dient binäre Differenzsignal zwischen den beiden Binärwerten
hin und herschwanken.
Das Differenzsignal wird auf einer Leitung 163 zu einem Haltekreis 165 übertragen. Dieser Haltekreis ist
so ausgelegt, daß er kein Ausgangssignal auf seiner Ausgangsleitung 166 liefert, solange als /1 — h auf der
Leitung 163 angibt, daß /1 größer als /2 ist; und der Haltekreis liefert ein Ausgangssignal, wenn h größer als
/ι ist. Der Haltekreis 165 hält sein Ausgangssignal, bis er durch ein Rückstellsignal auf der Leitung 159 zurückgestellt
wird, was während des Ablaufs einer folgenden programmierbaren Verzögerung erfolgen kann. Folglich
überlappt das Ausgangssignal des Haltekreises 165 das Signal 148 (Fig. 11) während einer beträchtlichen
Zeitspanne.
Beide Ausgangsleitungen 149 und 166 sind an die Schnittstellen-Steuerung angeschlossen wobei das Signal
auf der Leitung 149 anzeigt, daß die Schaltung eine Operation ausgeführt hat, während das Signal auf der
Leitung 166 den Status der durchgeführten Messung angibt.
Die hauptsächlichen Messungen betreffen die Tropfen-Flugzeit, wozu das verzögerte Summensignal 129
(Fig. 11) dient, sowie die Strahlausrichtung, wozu das
Differenzsignal 116, 117, 118 dient. Bei Anordnungen mit vielen Düsen besteht die spezielle Meßtechnik darin,
das Ablenkfeld zu entfernen, indem die Hochspannung an der Elektrode 35 in Fig.3 und 4 abgeschaltet wird.
Während eines Testzyklus fliegen alle Tropfen, ob sie geladen sind oder nicht, wegen des fehlenden Ablenkfeldes
direkt auf den Aufzeichnungsträger 32 und können nicht von einer Auffangvorrichtung aufgenommen
werden. Eine Alternative zu dieser Anordnung besteht in der Benutzung einer »Service Station« seitlich neben
dem Aufzeichnungsträger, mit einer Hilfs-Auffangvorrichtung
zum Aufnehmen sämtlicher Tropfen. Während des Testzyklus kann der Druckkopf gegenüber der
Service Station eingestellt und der Test durchgeführt werden.
Für den Test wird ein Ladesignal 170 (F i g. 11) an die
Ladeelektroden 24, 25 des betreffenden Strahls angelegt, um eine Gruppe von Tropfen dieses Strahls
aufzuladen. Diese Tropfen bleiben unabgelenkt, da das Ablenkfeld fehlt, und fliegen auf der gleichen Flugbahn
wie die ungeladenen Tropfen des gleichen Strahls. Die Schnittstellen-Steuerung liefert ein Steuersignal über
das Kabel 125, welches den Steuerkreis 120 betätigt, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 130 den Selektor
135 ansteuert, um das Summensignal (für die Tropfen-Flugzeit) durchzuschalten, während bei Abwesenheit
des Signals auf der Leitung 130 der Selektor 135 das Differenzsignal (für die Ausrichtung) durchschaltet.
Über den Steuerkreis 120 wird auch der Zeitkreis 121 auf die gewünschte programmierbare Verzögerung
gesetzt und es wird das Startsignal 142 erzeugt.
Die programmierbare Verzögerung 143 (Fig. 11) entspricht der {"-warteten Tropfen-Flugzeit 172 vermindert
um die Tropfen-Ladezeit 170. Am Ende der Tropfen-Flugzeit wird der erste der geladenen Tropfen
von den Meßstäben 101 und 102 wahrgenommen, worauf der Vorverstärker 105 ein Eingangssignal erhält.
Die vorverstärkten Signale für den ersten und die folgenden Tropfen werden dem Summierverstärker 108
und dem Differenzverstärker 109 zugeführt. Das resultierende Summensignal 112 auf der Leitung 110
wird durch den Integrator 127 umgesetzt und mit dem Differenzsignal ausgerichtet und als Eingangssignal 129
dem Selektor 135 zugeführt. Das resultierende Differenzsignal 116, 117 oder 118 wird über die Leitung 115
dem Selektor 135 angeboten.
Es sei zunächst angenommen, daß das Signal auf der Leitung 130 den Selektor 135 veranlaßt, das Summensignal
112 an die logischen Schalter 152 und 156 anzulegen. Nach Ablauf der programmierbaren Verzögerung
liefert der Zeitkreis 121 das Signal 144 «Integrieren 1« an den Schalter 152, der das Summensignal
auf den Integrator 154 schaltet. Der Integrator 154 integriert über die Fläche unter der Summenkurve,
bis das Eingangssignal zu der durch die gestrichelte Linie 150 in Fig. 11 bezeichneten Zeit aufhört. Der
Wert des Integrals wird auf der Leitung 160 dem Vergleicher 162 zugeleitet, der ihn zum Haltekreis 165
überträgt. Zur Zeit 150 beendet der Zeitkreis 121 das Signal 144 »Integrieren 1« und liefert das Signal 146
»Integrieren 2« auf der Leitung 147, um den Schalter 156 umzusteuern. Der Schalter liefert dann das
Summensignal 129 an den Integrator 158, der das Summensignal nach der Zeit 150 integriert. Solange also
der Wert des Integrals vom Integrator 158 kleiner ist als derjenige vom Integrator 154, bleibt das Ausgangssignal
des Vergleichers 162 positiv. Wenn der Wert des Integrals vom Integrator 158 größer wird, wird das
Ausgangssignal des Vergleichers 162 negativ, so daß der Haltekreis 165 ein Signal abgibt.
Die Flugzeit ist die Umkehrung der Strömungsgeschwindigkeit Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des
Tintenstrahls korrekt ist, so daß die Linie 150 in die Mitte des Integrals des verzögerten Summensignals 129
fällt, gibt in 50% der Meßzyklen der Haltekreis 165 ein Signal ab. Ist das jedoch überwiegend nicht der Fall, so
trifft die Gruppe von geladenen Tropfen früher als erwartet ein, was bedeutet, daß die Strömungsgeschwindigkeit
zu groß ist Ist umgekehrt der Prozentsatz der Betätigungen des Haltekreises 165 höher, treffen die
Tropfen später als erwartet ein, was darauf hindeutet,
daß die Strömungsgeschwindigkeit zu niedrig ist.
Es sei nun angenommen, daß wegen des Fehlens des Signals auf der Leitung 130 der Selektor 135 das
Differenzsignal 116, 117 oder 118 an die logischen Schalter 152 und 156 überträgt Zur Zeit, wenn das
»Integrieren 1 «-Signal 144 vorhanden ist, liefert der Schalter 152 den ersten Teil des Differenzsignals an den
Integrator 154. Nach der Zeit 150 liefert der Zeitkreis 121 das Signal 146 »Integrieren 2«, auf Grund dessen
der Schalter 156 den zweiter. Teil des Differenzsignals an den Integrator 158 überträgt Falls der Tmlenstrahl
richtig ausgerichtet ist, liefern die Integratoren 154 und 158 auf Grund eines Signals 116 gleiche Ausgangssignale
an den Vergleiuher 162. Daher ist das Ausgangssignal
des Vergleichers zeitweise positiv und zeitweise negativ,
■j so daß in etwa 50% der Meßzyklen der Haltekreis 165
ein Signal abgibt.
Falls der Tintenstrahl nicht richtig ausgerichtet ist,
ι sind die Differenzsignale 117 bzw. 118 groß, und die
Integratoren 154 und 158 erzeugen stark verschiedene
ίο Ausgangssignale. Dementsprechend liefert der Vergleicher
162 auf der Leitung 163 ein Ausgangssignal, dessen Binärwert von der Polarität des Differenzsignals
abhängt. Das Ausgangssignal auf der Leitung 163 ist beständig in dem Zustand »/i größer« und der
Ii Haltekreis 165 gibt ein Signal ab, falls der Tintenstrahl
näher an den Meßstab 101 vorbeigeht, was zur Erzeugung des Differenzsignals 117 führt. In ähnlicher
Weise ist das Ausgangssignal auf der Leitung 163 dauernd im Zustand »/2 größer« und veranlaßt ein
Ausgangssignal des Haltekreises 165, wenn der Tintenstrahl näher an dem Meßstab 102 vorbeizieht,
was zur Erzeugung des Differenzsignals 118 führt.
Fortgesetzte Überwachung durch die Schnittstellen-Steuerung in Abhängigkeit von einem Bereitschaftssignal
148 des Haltekreises 165 liefert einen Hinweis auf die Fehlausrichtung des Tintenstrahls und gibt das
Vorzeichen der Fehlausrichtung an.
Die Ausgangsleitungen 160 und 161 können mit Meßgeräten oder mit Analog/Digital-Wandlern ver-
jo bunden werden, um den Betrag der Fehlausrichtung anzugeben, wenn der Selektor 135 mit der Leitung 115
verbunden ist. Wenn der Selektor mit der Leitung 128 verbunden ist, zeigen die Meßgeräte die Tropfenladung
an. Dies kann zur Anzeige eines Fehlers an der Ladeelektrode oder der ungenauen Synchronisation
benutzt werden, wenn man das Ladesignal nicht während der Dauer des Teststrahls eingeschaltet läßt,
sondern für jeden Tropfen separat zuführt.
Die beschriebene Anordnung kann auch dazu benutzt werden, die geeignete programmierbare Verzögerung
zu bestimmen, um die Lage der gestrichelten Linie 150 für nachfolgende Messungen festzulegen. Die programmierbare
Verzögerung kann auf irgendeinen beliebigen Wert eingestellt werden, der auf einer geschätzten
Flugzeit beruht Nach Ablauf der programmierbaren Verzögerung schaltet das Signal »Integrieren 1« den
Integrator 154 für die vorgewählte Zeit ein, und unmittelbar darauf wird das Signal »Integrieren 2« dem
Integrator 158 zugeführt. Durch ein besonderes Bit im Steuerwort kann dafür gesorgt werden, daß das Signal
»Integrieren 2« nicht abgeschaltet wird. Die Schnittstellen-Steuerung überwacht die Ausgangsleitung 166 des
Haltekreises 165 und zählt, bis der Haltekreis umschaltet, und signalisiert, daß der Wert von I2 den Wert von /1
überholt Der Zählerstand wird dann abgelesen, wenn /2 tatsächlich I\ übertrifft Falls die Zählzeit kürzer ist als
die »Integrieren 1«-Zeit, war die Verzögerung zu kurz. Ist die Zählzeit länger als die »Integrieren 1«-Zeit oder
falls Z2 den Wert Z1 während des Tests niemals überholt
war die Verzögerung zu lang. Femer erlaubt die Differenz zwischen der Zählzeit und der »Integrieren
1«-Zeit eine Abschätzung der Änderung, die erforderlich ist um die Verzögerung richtig einzustellen.
Daher kann die programmierbare Verzögerung mittels weniger Testlänfe schnell auf den richtigen Wert
eingestellt werden. Die resultierende Verzögerungszeit kann zur Bestimmung der tatsächlichen Tropfen-Pragzeit
herangezogen werden.
Die resultierende Verzögerung wird nun für den
betreffenden Strahl als Maßstab dafür benutzt, ob die Tropfen-Flugzeit und damit die Geschwindigkeit ihren
mfänglichen Wert beibehalten. Die Flugzeit kann für alle Strahlen durch Einstellung des Tintendrucks oder
durch Beeinflussung der Viskosität der Tinte eingestellt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Bestimmung der Kenngrößen eines Tintenstrahles in einem Tintenstrahldrucker
mit einer Vielzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Düsen, aus denen unter Druck
parallele Tintenstrahlen in eine vorgegebene Richtung ausgestoßen werden, welche Tintenstrahlen in
Folgen von einzelnen Tropfen aufbrechen, mit Mitteln zum selektiven Ausblenden zum Schreiben
nicht benötigter Tropfen durch selektives Aufladen dieser Tropfen bei deren Abbrechen von den
Strahlen und durch Ablenken zu einem Tintensammler dadurch gekennzeichnet, daß von dem
jeweils zu messenden Tropfenstrahl (12) eine Gruppe von Tropfen aufgeladen wird und während
der Messung die Ablenkung abgeschaltet wird, so daß die zu messende Tropfengruppe auf der
Flugbahn sich bewegt, die im Druckbetrieb für die zum Druck benötigten Tropfen vorgesehen ist, daß
die von dee "fropfen in den beiden an je einer Seite
der Flugbahn angeordneten Fühlern (iö, 11 bzw. 62-65 bzw. 80, 81 bzw. 98, 99 bzw. 1Oi, 102)
induzierten Spannungen parallel einem Verstärkerpaar (74, 75 bzw. 105) zugeführt werden, von dem
der eine die Summe der beiden Spannungen und der andere die Differenz derselben bildet, daß das
Summensignal über einen Integrator (127) und das Differenzsignal direkt einem gemeinsamen Selektor
(135) zugeführt wird, der selektiv jeweils eines dieser
Signale einer Auswertschaltung zuführt, die das Summensignal für die Bestimmung der Flugzeit und
das Differenzsignal für die Ber'immung der Strahlausrichtung heranzieht, indem sowohl das Summensignal als auch das Differcnzsig^ai in zwei Stufen
(154, 158) integriert wird, und zwar in der ersten Stufe bis zu einem vorgegebenen Sollwert der
Flugzeit und in der zweiten Stufe ab diesem Sollwert, und daß in einem Vergleicher (162) das Vorzeichen
der Differenz der beiden durch Integration gebildeten Signale erzeugt wird, wobei die Häufigkeit des
Auftretens dieser Vorzeichensignale in Relation zur Anzahl der Meßzyklen einen Aufschluß darüber gibt,
ob die beiden gemessenen Werte den Sollwerten entsprechen bzw. kleiner oder größer als dieselben
sind.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
langgestreckte elektrisch leitende Fühler (10,11; 62 ... 65; 80,81; 98,99; 101,102), auf gegenüberliegenden Seiten je einer Düsenreihe (19, 20) parallel zu
dieser und senkrecht zur Strömungsrichtung (30,3t) der Tintenstrahlen (12) angeordnet sind, daß parallel
zu den Fühlern (10, usw.) elektrisch leitende mit Masse (72) verbundene Abschirmmittel (13, 14; 82;
92; 103, 104) eine Länge der Tropfenflugbahn abdecken, die nicht kleiner ist als die Länge der
Gruppe der aufzuladenden Tropfen eines zu messenden Tropfenstrahles und derart angeordnet
sind, daß sie die Fühler — abgesehen von einer Meßöffnung - elektrisch abschirmen und daß die
Fühler an eine Meßschaltung angeschlossen sind, die zwei Verstärker (74, 75; 105) mit kleiner Eingangsimpedanz aufweist, deren Ausgänge an einen
Summenverstärker (108) und an einen Differenzverstärker (109) angeschlossen sind, daß jeweils eine der
Ausgangsleitungen dieser beiden Verstärker über einen von einer Schnittstellensteuerung betätigba-
ren Selektor (135) wahlweise an zwei Arbeitskonlakte (152,156) anschließbar ist, die jeweils mit einem
Zeitkreis (121) verbunden sind, der den mit einem ersten Integrator (154) verbundenen Arbeitskontakt
(152) während einer programmierten Verzögerung und während des Integrierens der ersten Jntegrationsstufe betätigt und den anderen mit einem
zweiten Integrator (158) verbundenen Arbeitskontakt (156) während des Integrierens der zweiten
Stufe betätigt und daß die beiden Integratoren an einen Vergleicher (162) angeschlossen sind, dessen
Ausgang mit einem vom Zeitkreis (121) rückstellbaren Haltekreis (165) verbunden ist, dessen Ausgang
an eine Schnittstellensteuerung angeschlossen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (10 usw.) wenigstens in dem
den Tintenstrahlen (12) ausgesetzten Bereich konstanten Querschnitt aufw-sen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als zylinderförmige Stäbe
(10, 11) ausgebildet und je in einer U-förmigen, gegen die Thitensirahlen (12) offenen Abschirmung
(13,14) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (80, 81) stabförmig
ausgebildet und in einem wenigstens teilweise geschlitzten Abschirmrohr (82) zu beiden Seiten des
Schlitzes angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (80, 81) innerhalb des
Abschirmrohres (82) in Isoliermaterial (83, 84) eingebettet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als Metallplattierungen (98,
99) auf einer einen Spalt (100) aufweisenden Isolierplatte (97) ausgebildet sind, daß die Abschirmung als weitere Plattierung (92) auf der Rückseite
der gleichen Isolierplatte (97) angeordnet ist, daß zwei dieser Isolierplatten (97) mit den Fühlern (98,
99) gegeneinanderliegend zusammengesetzt sind, wobei die weiteren Plattierungen (92) Aussparungen
(93,94) aufweisen, durch die leitende Verbindungen von den Fühlern (98, 99) zur Meßschaltung geführt
sind.
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FR (1) | FR2336256A1 (de) |
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