DE2835262A1

DE2835262A1 - Verfahren zum ansteuern eines tintenstrahl-aufzeichnungsorgans

Info

Publication number: DE2835262A1
Application number: DE19782835262
Authority: DE
Inventors: Helmut Greve
Original assignee: Dr Ing Rudolf Hell GmbH
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1980-02-14
Also published as: NL7905598A; IT7924727A0; AU4980779A; JPS5528893A; FR2432936B1; GB2029329A; JPS5935794B2; SU1060098A3; MX147262A; IT1165272B; DE2835262C2; FR2432936A1; US4284996A; GB2029329B

Description

Fa. Dr.-Ing. Rudolf Hell GmbH Kiel, den 3. August 1978

Grenzstraße 1-5 Sf/Hl

2300 Kiel 14

Patentanmeldung: Nr. 78/490

Kennzeichen: "Ansteuerung für Piezowandler"

Verfahren zum Ansteuern eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans mit einer die Tinte enthaltenden Kompressionskammer, bei dem das Volumen der Kompressionskammer mittels eines durch eine Steuerspannung beaufschlagbaren piezoelektrischen Wandlers verändert wird, wobei sich die Kompressionskammer durch Anlegen einer Steuerspannung in Richtung der Polarisationsspannung des Wandlers erweitert und durch Anlegen einer Steuergegenspannung verengt und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgan findet beispielsweise bei Druckern, Fernschreibern, Faksimile-Geräten und dergleichen Anwendung.

Ein solches Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgan besteht im wesentlichen aus einer röhrenförmigen Kompressionskammer, deren auf ein Aufzeichnungsmedium gerichtetes Ende als Schreibdüse ausgebildet und deren entgegengesetztes Ende mit einem Vorratsbehälter für die Tinte verbunden ist. Die Kompressionskammer ist von einem piezoelektrischen Wandler umschlossen, der unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes das Volumen der Kompressionskammer im Takte einer Steuerspannung verändert.

In einer Schreibphase verengt sich die !Compressionskammer, und die dabei entstehende Druckwelle treibt einen oder mehrere Tintentröpfchen aus der Schreibdüse.

In einer anschließenden Regenerationsphase erweitert sich die Kompressionskammer und ergänzt die durch die Tröpchenbildung reduzierte Tintenmenge aus dem Vorratsbehälter.

Es werden eine kurze Schreibzeit und eine gute Reproduktionsqualität gefordert. Dies'e Forderungen sind durch eine hohe und konstante Austrittsgeschwindigkeit der Tintentröpfchen aus der Schreibdüse, durch eine kurze und konstante Tröpfchenfolge und durch ein konstantes Tröpfchenvolumen erreichbar.

Aus der DT-QS 21 44 892 sind bereits verschiedene Steuerspannungs-Generatoren für einen piezoelektrischen Wandler bekannt, bei denen die Steuerspannungsimpulse durch Laden und Entladen des elektrisch als "Kondensator" wirkenden piezoelektrischen Wandlers über Widerstände und Induktivitäten erzeugt werden.

Bei diesen Steuerspannungs-Generatoren ist die minimal erreichbare Impulsdauer bei RC-Schaltungen durch die Zeitkonstanten oder bei LC-Schaltungen durch das Schwingverhalten begrenzt. Die Tröpfchen-Folgefrequenz läßt sich daher nicht beliebig vergrößern, und die Grenze der Arbeitsgeschwindigkeit ist erreicht.

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Durch den steilen Anstieg und durch das exponentionelle Abklingen der Steuerimpulse verlaufen die Übergänge von der Volumenverengung zur Volumenerweiterung nicht kontinuierlich, was zu einem unkontrollierten Verhalten des Aufzeichnungsorgans führt.

Es hat sich außerdem in der Praxis herausgestellt, daß derartige Ansteuerungen zur Ausbildung von Storschwingungen in der Flüssigkeit neigen. Es kommt zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Tintentröpfchen, wobei je nach Phasenlage der Storschwingungen zum Zeitpunkt einer Tröpfchenbildung kürzere oder längere Tröpfchenabstände entstehen. Um die Auswirkungen solcher Storschwingungen in der Flüssigkeit gering zu halten, müssen bei den herkömmlichen Steuerspannungs-Generatoren bestimmte Beruhigungszeiten für die Störschwingungen einkalkuliert werden, wodurch der Erhöhung der Tröpfchen-Folgefrequenz ebenfalls Grenzen gesetzt sind.

Hinzu kommt, daß die bekannten Ansteuerungen nicht stabil arbeiten, so daß Spannungsimpulse unterschiedlich hohen Energieinhalts und damit Tröpchen unterschiedlichen Volumens erzeugt werden. Bei zu kleinen Spannungsimpulsen treten überhaupt keine Tröpfchen aus der Schreibdüse aus, bei zu großen Spannungsimpulsen kann es dagegen zu Störschwingungen und Tröpfchensatelliten kommen.

Ungleichmäßige Tröpfchenfolge und schwankende Tröpfchenvolumina haben aber einen erheblichen Einfluß auf die Reproduktionsqualität.

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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Steilheit der Spannungsimpulse eine hohe dynamische Impulsleistung übertragen werden muß, welche nach dem Schaltvorgang statisch erhalten bleibt oder exponentionell abklingt.

In der DT-OS 25 48 691 wird eine weitere Ansteuerung für einen piezoelektrischen Wandler beschrieben, bei der die Steuerspannungsimpulse mittels eines Impulsübertragers auf den Wandler gegeben werden.

Auch in diesem Falle ist die'erreichbare Impulsdauer und damit auch die erreichbare Tröpfchen-Folgefrequenz durch das Verhalten des Schwingkreises, der aus der Induktivität des Impulsübertragers und der Kapazität des Wandlers gebildet ist, begrenzt.

In der DT-OS 24 05 584 wird vorgeschlagen, unkontrollierte Störschwingungen durch eine besondere Ausbildung der Kompressionskammer und der Drosselvorrichtung und durch die Verwendung geeigneter Materialien zu unterbinden, um die Tröpfchen-Folgefrequenz erhöhen zu können. Diese Maßnahmen sind aber sehr aufwendig. Es wurde dort nicht erkannt, daß die anstehenden Probleme durch eine geeignete Ansteuerung des piezolektrischen Wandlers zu lösen sind.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Tintenstrahl-Aufzeichnungorgans mit einer durch einen piezoelektrischen Wandler betriebenen Kompressionskammer für die Tinte

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anzugeben, mit denen die genannten Nachteile beseitigt und eine hohe und konstante Tröpfchen-Austrittsgeschwindigkeit und Tröpfchen-Folgefrequenz sowie ein konstantes Tröpfchenvolumen erzielt werden. Durch diese Maßnahmen lassen sich Arbeitsgeschwindigkeit und Reproduktionsqualität von Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtungen erheblich verbessern.

Die in den Ansprüchen gekennzeichneten und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den im folgenden beschriebenen und in den

Figuren 1-6 dargestellten bevorzugten Schaltungen zur Durchführung des Verfahrens hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans mit einem Steuerspannungs-Generator;

Fig. 2 ein Impulsdiagramm;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen Signalgeber; Fig. 4 ein weiteres Impulsdiagramm; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Steuerspannungs-Generator;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Steuerspannungs-Generator.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans im Schnittbild und einen Steuerspannungs-Generator für den piezoelektrischen Wandler.

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Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgan besteht aus einer röhrenförmigen, elastischen Kompressionskammer 1 aus Glas oder Kunststoff. Das auf ein Aufzeichnungsmedium 2 gerichtete Ende der Kompressionskammer 1 ist als Schreibdüse 3 ausgebildet. Das andere Ende steht über eine Drosselvorrichtung 4 mit einem Vorratsbehälter 5 für die Tinte in Verbindung. Die Kompressionskammer 1"ist von einem piezoelektrischen Wandler 6 in Form eines Hohlzylinders (Toroid) umschlossen, der durch Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes das Volumen der Kompressionskammer 1 im Takte einer 'Steuerspannung U verengt oder erweitert.

In einem statischen Ruhezustand, bei dem in der Schreibdüse 3 ein geringer Unterdruck herrscht, bildet sich am Düsenaustritt ein konkaver Tintenmeniskus, und es tritt keine Tinte aus der Schreibdüse 3 aus. Der statische Ruhezustand wird durch eine Steuervorspannung U eingestellt. Erst bei einer entsprechenden Ansteuerung des piezoelektrischen Wandlers 6 wird durch die sich in der Kompressionskammer 1 ausbreitende Druckwelle eine Tintenkeule aus der Schreibdüse 3 herausgepreßt. Die Tintenkeule zerfällt in einen oder mehrere Tintentröpfchen, welche auf das Aufzeichnungsmedium 2 aufprallen und die Druckpunkte erzeugen.

Der Vorteil eines solchen Unterdrucksystems besteht darin, daß das Aufzeichnungsorgan von der elektrischen Ansteuerung ein- und ausschaltbar ist.

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Vorschubeinrichtungen/ welche die für eine flächenhafte Aufzeichnung erforderliche Relativbewegung zwischen Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgan und Aufzeichnungsmedium erzeugen, sind nicht dargestellt, da sie bekannt und nicht Gegenstand der Anmeldung sind.

Der piezoelektrische Wandler 6 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer radialpolarisierten Piezokeramik, z.B. vom Typ PXE der Fa. VaIvo GmbH.

Solche piezoelektrischen Wandler sind in dem Handbuch "Piezoxide-Wandler" der Fa. Valvo GmbH, Verlag Boysen und Maasch, Hamburg, ISBN 3/87095/215/6 beschrieben, so daß sich an dieser Stelle detaillierte Erläuterungen erübrigen.

Die innnere und äußere Mantelfläche des piezoelektrischen Hohlzylinders ist zum Aufbau eines elektrischen Feldes mit Metallschichten als Elektroden 7 und 8 bedampft. Durch die Kontaktierung verhält sich die Piezokeramik elektrisch wie ein Kondensator mit einer relativ hohen Kapazität von ca. 1,2 nF. Die Elektrode liegt auf Massepotential, und die Elektrode 8 ist durch die Steuerspannung U beaufschlagt, die sich durch einen Steuerstrom I auf einer Leitung 9 aufbaut.

Selbstverständlich können solche Kompressionskammern auch mit axialpolarisierten Piezokeramiken betrieben werden.

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Der Steuerstrom I wird in einer Generator-Schaltung 10 aus zwei Konstantströmen I und I unterschiedlicher Polarität gebildet, welche in zwei Konstantstromquellen 11 und 12 erzeugt werden. Die Konstantstromquellen 11 und 12 sind durch geeignete Schaltmittel, im Ausführungsbeispiel durch zwei mechanische Schalter 13 und 14 symbolisiert, ein- und ausschaltbar.

Die Schalter 13 und 14 sind durch digitale Schaltsignale S₁ und S„ auf den Leitungen 15 und 16 steuerbar, welche in einem Signalgeber aus einem Schreibbefehl S auf einer Leitung 18 abgeleitet werden.

Vorzugsweise sind die Konstantströme I. und I betragsmäßig gleichgroß. Es können aber auch beliebige Ströme verwendet werden. Zur Anpassung der Stromverläufe an die Eigenschaften der Flüssigkeit und des Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans können die Ströme I₁ und I mittels Verzerrerstufe 19 und 20 unterschiedlich vorverzerrt werden, so daß ein verzerrter Steuerstrom I erzwungen wird.

Jeder Schreibbefehl S auf der Leitung 18 leitet einen Schreibzyklus für die Tröpfchenbildung ein, der aus drei aufeinanderfolgenden, unabhängigen Phasen definierter Zeitintervalle besteht, nämlich aus einer Vorbereitungsphase (I), einer Schreibphase (II) und einer Regenerationsphase (III).

Der durch die digitalen Schaltsignale S und S erzwungene Verlauf des Steuerstromes I ist in dem Diagramm A) der Fig. 2 aufgetragen,

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Die Vorbereitungsphase (I) ist durch das Zeitintervall t - t , die Schreibphase (II) durch das Zeitintervall t - t und die Regenerationsphase (III) durch das Zeitintervall t - t gekennzeichnet.

Der zugehörige Verlauf der Steuerspannung U an der Elektrode des piezoelektrischen Wandlers 6 geht aus dem Diagramm B) der Fig. 2 hervor.

Bei einer Steuerspannung U in Richtung der Prolarisationsspannung U der Piezokeramik vergrößert sich und bei einer entsprechenden Steuerspannung entgegengesetzter Prolarität verkleinert sich das Volumen der Kompressionskammer 1.

Der Verlauf der Steuerspannung U entspricht der Charakteristik,

nach der auch die Volumenänderung der Kompressionskammer 1 erfolgt.

Der statische Zustand der Kompressionskammer 1 ist durch eine Steuervorspannung U und durch einen Steuerstrom I =0 definiert,

SV S

Der Spannungshub zwischen der maximalen und minimalen Steuerspannung U liegt symmetrisch zu der Steuervorspannung U

Im folgenden werden die einzelnen Abläufe anhand der Fig. 2 näher erläutert.

Während der Vorbereitungsphase (I) im Zeitintervall t..-t ist die erste Konstantstromquelle 11 durch das Signal S₁ eingeschaltet, es fließt der konstante Steuerstrom I = I₁ und die Steuerspannung

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U steigt in Richtung der Polarisationsspannung U von der Steuervorspannung U bis zum Maximalwert U an. ^ ³ sv sm

Dadurch erweitert sich die Kompressionskammer 1 unmittelbar vor der Schreibphase über den statischen Zustand hinaus, so daß erneut Tinte aus dem Vorratsbehälter 5 in die Kompressionskammer fließt.

Durch die Vorbereitungsphase wird in vorteilhafter Weise die Austrittsgeschwindigkeit der Tintentröpfchen aus der Schreibdüse 3

und damit die Arbeitsgeschwindigkeit der Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung erhöht.

Während der anschließenden Schreibphase (II) im Zeitintervall t -t ist die zweite Konstantstromquelle 12 durch das Schaltsignal S eingeschaltet und die erste Konstantstromquelle 11 durch das Schaltsignal S₁ ausgeschaltet, so daß jetzt der konstante Steuerstrom I = -I₀ = -I₁ fließt und die Steuerspannung U vom Maximalwert

S ^£ I S

bis zum Minimalwert linear entgegen der Polarisationsspannung U fällt.

Die Kompressionskammer 1 verengt sich über den statischen Zustand hinaus. Durch den Überdruck in der Kompressionskammer 1 wölbt sich der Tintenmeniskus an der Düsenöffnung nach außen, und es tritt eine Tintenkeule aus, welche in einen oder mehrere Tintentröpfchen zerfällt.

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Der Hub der Steuerspannung U in der Schreibphase bestimmt das Volumen des Tintentröpfchens. Da die Generator-Schaltung 10 stabil arbeitet, ist auch das Volumen der einzelnen Tröpfchen konstant, wodurch eine gleichmäßige Tröpfchenfolge erzeugt wird.

An die Schreibphase schließt sich die Regenerationsphase (III) im Zeitintervall t -t. an. In der Regenerationsphase ist wiederum die erste KonstantstromquelIe 11 durch das Schaltsignal S₁ eingeschaltet und die zweite Konstantstromquelle 12 durch das Schaltsignal S ausgeschaltet/* es fließt der konstante Steuerstrom I = I₁, und die Steuerspannung U_c steigt linear vom Minimalwert bis zur Steuervorspannung U in Richtung der Polarisationsspannung U an.

Die Kompressionskammer 1 erweitert sich bis zum statischen Zustand, und es wird die durch die Tröpfchenbildung in der Schreibphase verlorengegangene Tintenmenge aus dem Vorratsbehälter 5 ergänzt.

Durch die exakt gesteuerte Umkehr der Steuerspannung U zum Zeitpunkt t₃ wird in vorteilhafter Weise ein gezielter Abriß der Tinte an der Öffnung der Schreibdüse 3 erreicht, wodurch die Ausbildung von Storschwingungen vermieden wird.

Gleichzeitig wird überschüssige Tinte von der Düsenöffnung in die Schreibdüse 3 zurückgesaugt, bis sich wiederum ein konkaver Tintenmeniskus ausgebildet hat, womit sich eine Selbstreinigung der Schreibdüse 3 erreichen läßt.

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Zum Zeitpunkt t. ist ein Schreibzyklus (t..-t.) abgeschlossen, und es kann unmittelbar danach ein neuer Schreibzyklus eingeleitet werden. Damit läßt sich eine hohe Folgefrequenz erzielen, da wegen der fehlenden Storschwingungen keine Beruhigungszeit erforderlich ist.

Durch die angegebene Ansteuerung für den piezoelektrischen Wandler kann das Zeitintervall für jede einzelne Phase individuell und unabhängig von den anderen Phasen durch definiertes Ein- und Ausschalten der Stromquellen exakt festgelegt und die gewünschte Volumenänderungs-Charakt-eristik der Kompressionskammer 1 durch

,i

den Verlauf der Steuerspannung kontinuierlich erzwungen werden.

In bevorzugter Weise läßt sich dadurch jede Phase nach Dauer und Charakteristik optimal an die durch den Aufbau des Aufzeichnungsorgans vorgegebenen Strömungsverhältnisse und an die Eigenschaften der Flüssigkeit anpassen.

Durch den Hub der S teuer spannung U in der Schreibphase (II) läßt sich das Tröpfchenvolumen genauer dosieren.

Außerdem nimmt die Impulsenergie in den einzelnen Phasen konstant zu, so daß insgesamt eine geringere Energiezufuhr erforderlich ist.

Wie noch gezeigt wird, ist die Generator-Schaltung 10 so ausgelegt, daß die Strom- und Spannungs-Verläufe weitestgehend von Temperatur- und Betriebsspannungs-Schwankungen unabhängig und daher stabil sind, wodurch eine hohe Wiederholgenauigkeit der Tröpfchenfolge, der

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Tröpfchenform, des Tröpfchenvolumens und des Austrittswinkels der Tröpfchen aus der Schreibdüse 3 erzielt wird.

In Fig. 1 ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgan mit nur einer Kompressionskammer 1 und einer Schreibdüse 3 dargestellt. Sogenannte Matrix- oder Mosaik-Aufzeichnungseinrichtungen weisen eine Vielzahl solcher getrennt ansteuerbarer Kompressionskammern und Schreibdüsen auf. Auch in diesem Falle läßt sich die angegebene Stromsteuerung für die einzelnen piezoelektrischen Wandler bevorzugt verwenden.

Bei Überdruck-J^ufZeichnungseinrichtungen erzeugt das Aufzeichnungsorgan eine kontinuierliche Folge von Tintentröpfchen. Die Tintentröpfchen werden in Abhängigkeit eines Zeichengenerators elektrisch aufgeladen und je nach Ladung in einem elektrischen Gleichfeld entweder auf das Aufzeichnungsmedium oder in einen Tintensumpf gelenkt. Die kontinuierliche Tröpfchenfolge wird entweder, wie beschrieben, durch Volumenänderung einer Kompressionskammer oder aber durch mechanische Vibration der Schreibdüse mittels eines piezoelektrischen Wandlers erzeugt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, auch dafür die angegebene Stromsteuerung zu verwenden. Da die Tröpfchenbildung mit dem Zeichengenerator synchronisiert sein muß, erweist sich die hohe Konstanz der Tröpfchenfolge und des Tropfchenvoluinens als äußerst vorteilhaft.

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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Signalgeber zur Erzeugung der digitalen Schaltsignale S- und S .

Der Signalgeber 17 besteht im wesentlichen aus drei hintereinandergeschalteten Verzögerungsstufen 22, 23 und 24 in Form von monostabilen Kippstufen, deren Verzogerungszexten T , T und Γ eingestellt werden können.

Die erste Verzögerungsstufe 22 ist mit dem Schreibbefehl S auf der Leitung 18 beauf schl-agt. Die Ausgangssignale der Verzögerungsstufen 22 und 24 sind über ein NAND-Tor 25 verknüpft, an dessen Ausgang das digitale Schaltsignal S auf der Leitung 15 entsteht. Das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe 23 entspricht dem digitalen Schaltsignal S auf der Leitung 16.

Die Arbeitsweise des Signalgebers 17 wird anhand der Figur 4 erläutert.

In A) ist der Schreibbefehl S , in B) das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe 22, in C) das Schaltsignal S„, in D) das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe 24 und in E) das Schaltsignal S₁ dargestellt. Die in F) und G) gezeigten Verläufe von Steuerstrom I und Steuerspannung U sind mit den in Fig.

S S

dargestellten Verläufen identisch.

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Der Schreibzyklus (t--t.) wird durch den Schreibbefehl S eingeleitet/ der die Verzögerungsstufe 22 triggert. Die Verzögerungsstufe 22 triggert nach Ablauf der Verzögerungszeit T die
Verzögerungsstufe 23 und diese wiederum nach Ablauf der Verzögerungszeit T„ die Verzögerungsstufe 24. Nach Ablauf der Verzögerungszeit T entsteht das Ausgangssignal an der Verzögerungsstufe 24.

Die Verzögerungszeit T bestimmt die Dauer der Vorbereitungsphase (I) , die Verzögerungszeit T die Dauer der Schreibphase (II) und die Verzögerungszeit T_ 'die Dauer der Regenerationsphase (III).

Sind die Ströme I₁ und I„ dem Betrag nach gleich groß, wird T = T_. und T = T +T^ gewählt. Bei unterschiedlichen Strömen I und I werden die Verzögerungszeiten entsprechend geändert, damit am Ende des Schreibzyklus wieder der Anfangszustand der Steuerspannung U am piezoelektrischen Wandler 6 erreicht wird.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Generator-Schaltung Die erste Konstantstromquelle 11 wird aus einem Transistor 27,
einem Widerstand R^ und einem Potentiometer R^ gebildet. Die zweite Konstantstromquelle 12 besteht aus einem Transistor 28, einem
Widerstand R und einem Potentiometer R .

Die Ströme I₁ und I„ werden durch die Potentiometer R„ und R.
eingestellt. Die Kollektoren der Transistoren 27 und 28 sind
miteinander und über die Leitung 9 mit der Elektrode 8 des
piezoelektrischen Wandlers 6 verbunden, dessen Elektrode 7 auf
Massepotential liegt. Der Steuerstrom I auf der Leitung 9 setzt

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sich aus dem Strömen I₁ und I zusammen.

Die Steuervorspannung U zur Aufrechterhaltung des statischen Zustandes im piezoelektrischen Wandler 6 wird an einem Spannungsteiler R^; R^ abgegriffen.

Falls die Steuervorspannung U null Volt betragen soll, erfolgt die Ankopplung des piezoelektrischen Wandlers 6 an den Spannungsteiler R,. und R über einen Kondensator und einen hochohmigen Widerstand nach Massepotential.

Der Transistor 27 der Konstantstromquelle 11 wird von einem Schalttransistor 29 gesteuert, dessen Basis mit dem Schaltsignal S₁ auf der Leitung 15 beaufschlagt ist.

Der Transistor 28 der Konstantstromquelle 12 wird direkt von dem Schaltsignal S auf der Leitung 16 angesteuert.

Liegt das digitale Schaltsignal S₁ auf L-Pegel, ist der Schalttransistor 29 gesperrt, der Transistor 27 leitend und es fließt der Strom I . Nimmt das digitale Schaltsignal S Η-Pegel an, ist der Transistor 28 leitend_;und es fließt der Strom I- = ^-Ii*

Der Zusammenhang zwischen den digitalen Schaltsignalen S₁ und S„ und dem Steuerstrom I geht aus den in die Fig. 5 eingetragenen Impulsdiagrammen hervor.

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Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Generator-Schaltung 1O, die aus vier Konstantstromquellen aufgebaut ist.

Die erste Konstantstromquelle, welche den Strom I₁ erzeugt, besteht aus einem Transistor 30 und einem Widerstand R₁₉; die zweite Konstantstromquelle für den Strom I¹ aus einem Transistor 31 und einem Widerstand R₁-,. Die Widerstände R und R sind gleich, so daß die Ströme I₁ und I' gleich groß sind und mittels eines gemeinsamen Potentiometers R^₄ in ihrem Betrag gleichmäßig geändert werden können. **

Die Konstantstromquellen werden von einem digitalen Schaltsignal S' auf einer Leitung 32 derart gesteuert, daß sie während eines gesamten Schreibzyklus¹ (t^t-) durch Η-Potential eingeschaltet sind.

Die dritte Konstantstromquelle für den Strom I wird aus einem Transistor 33 mit Widerstand R₁₅ und die vierte Konstantstromquelle für den Strom I¹ 5 durch einen Transistor 34 mit Widerstand R., g gebildet. Da der Widerstand R₁₅ halb so groß ist wie der Widerstand R₁

fließt durch den Transistor 34 der Strom I'₂ = 1/2 I₃.

Die Kombination des Transistors 34 mit einem Transistor 35 sorgt dafür, daß die Ströme I₁ und I' immer gleich sind. Die dritte und vierte Konstantstromquelle wird mittels der Transistoren 36 und 37 von einem digitalen Schaltsignal S' auf eine Leitung 38 gesteuert.

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Bei L-Potential des Schaltsignals S in der Vorbereitungsphase (I) und in der Regenerationsphase (II) sind die Transistoren 33 und leitend, es fließt der Strom I . und der Steuerstrom I für den piezo-

2 s

elektrischen Wandler 6 beträgt I = I^. Bei Η-Potential des Schaltsignals S2 in der Schreibphase (II) sind die Transistoren und 35 gesperrt und der Strom I=O. Der Steuerstrom I beträgt jetzt

2. s

Der Vorteil der angegebenen Generator-Schaltung besteht darin, daß mittels des Potentiometers R₁. der Hub der Steuerspannung U

,14 s

für den piezoelektrischen Wandler 6 symmetrisch zur Steuervorspannung U veränderbar und damit das Volumen der einzelnen

^c sv

Tintentröpfchen einstellbar wird.

Die Volumensteuerung wird zur Anpassung an die Erfordernisse der Reproduktion oder aber in bevorzugter Weise zur Aufzeichnung von Grautönen (unterschiedliche Punktgröße auf dem Aufzeichnungsmedium) verwendet.

Im Falle einer Grauton-Aufzeichnung werden die erforderlichen Ströme I und I¹ durch ein analoges Signal S auf einer Leitung 39, welches über einen Transistor 40 das Basispotential· an den Transistoren 30 und 31 beeinflußt, eingestellt.

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Claims

Fa. Dr.-Ing. Rudolf Hell GmbH Kiel, den 3. August 1978

Grenzstraße 1-5 Sf/Hl

Kiel 14 2835262

Patentanmeldung Nr. 78/490

Kennwort: "Ansteuerung für Piezowandler"

Patentansprüche

( 1 .Wer fahr en zum Ansteuern eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsorgans mit einer die Tinte enthaltenden Kompressionskammer, bei dem das Volumen der Kompressionskammer mittels eines durch eine Steuerspannung beaufschlagbaren piezoelektrischen Wandlers verändert wird, wobei sich die Kompressionskammer durch Anlegen einer Steuerspannung in Richtung der Polarisationsspannung des Wandlers erweitert und durch Anlegen einer Steuergegenspannung verengt, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Wandler (6) in einer Schreibphase zur Verengung der Kompressionskammer (1) über einen statischen Zustand hinaus in einem ersten definierten Zeitintervall mit einer Stromquelle (12), deren Strom die Steuergegenspannung erzeugt und in einer anschließenden Regenerationsphase zur Erweiterung der Kompressionskammer (1) in einem zweiten definierten Zeitintervall mit einer anderen Stromquelle (11) entgegengesetzter Polarität, deren Strom die Steuerspannung erzeugt, beaufschlagt wird, wobei die Dauer der einzelnen Phasen durch die Zeitintervalle und die Volumenänderung des Wandlers in den einzelnen Phasen durch den Stromverlauf erzwungen werden.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Wandler (6) in einer unmittelbar vor der Schreibphase liegenden Vorbereitungsphase zur Erweiterung der Kompressionskammer (1) über den statischen Zustand hinaus in einem dritten definierten Zeitintervall mit der anderen Stromquelle (12) beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (11; 12) in den einzelnen Zeitintervallen konstante Ströme erzeugen.

,;
χ
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme dem Betrag nach gleich sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme in den einzelnen Zeitintervallen verzerrt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zeitintervall gleich der Summe aus dem zweiten und dritten Zeitintervall ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (11; 12) durch Schaltsignale (S₁; S)

ein- und ausgeschaltet werden und daß die Schaltsignale durch einstellbare Zeitverzögerungen aus einem Schreibbefehl (S ) für die Tröpfchenbildung abgeleitet werden, wobei die einzelnen Zeitintervalle durch entsprechende Zeitverzögerungen festgelegt sind.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerströme für den piezoelektrischen Wandler (6) zur Aufzeichnung von Grautönen in Abhängigkeit eines Bildsignals verändert werden, um unterschiedliche Tröpfchenvolumina zu erzielen.
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

einen durch Steuerströme beaufschlagbaren piezoelektrischen Wandler (6) , <_v

durch eine erste ein- und ausschaltbare Stromquelle (11) zur Erzeugung eines Steuerstromes,

durch eine mit der ersten Stromquelle (11) verbundene zweite Stromquelle (12) entgegengesetzter Polarität zur Erzeugung eines Steuergegenstromes, wobei die eine Elektrode des piezoelektrischen Wandlers (6) an Massepotential und die andere Elektrode an die Stromquellen (11; 12) angeschlossen sind, und durch Schaltmittel zum Ein- und Ausschalten der Stromquellen (11; 12) .
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (11; 12) Konstantstromquellen sind.

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