DE2353340B2 - Tintenstrahlschreiber - Google Patents
TintenstrahlschreiberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Tintenstrahlschreiber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Ein derartiger Tintenstrahlschreiber wird in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 23 27 980, Fig.6 vorgeschlagen.
Hierbei werden die selektiv aufgeladenen Tintentröpfchen über eine an die Ablenkelektroden
angelegte Rechteckspannung abgelenkt, und es werden jene Tintentröpfchen am meisten abgelenkt, die
während ihrer Laufzeit ständig dem Erregerpotentia! ausgesetzt waren. Jene Tintentröpfchen, die schon
zwischen die Elektroden eintreten, während dieser noch keine Spannung zugeführt wird, werden demgemäß
weniger beschleunigt und es ergeben sich auf diese Weise unterschiedliche Auslenkungen der Tintentröpfchen.
Wichtig ist hierbei, daß die Frequenz der Ablenkspannung genau synchronisiert ist mit der
Tröpfchenbewegung. Es muß hierbei Sorge dafür getragen werden, daß immer so viel Farbtröpfchen die
Ablenkelektroden durchlaufen wie zum Zeichnen einer vollen Zeichenhöhe erforderlich ist. Wenn diese
Übereinstimmung nicht mehr besteht und z. B. die entsprechend individuell aufgeladenen Tintentröpfchen,
die zum Zeichnen einer Buchstabenhöhe erforderlich sind, bereits mit einer kürzeren Laufzeit die Elektroden
durchströmt haben, dann werden die letzten Tröpfchen jeder Serie einer gleichen Ablenkwirkung ausgesetzt,
d. h., es kann der letzte Tropfen oder es können die letzten Tropfen nicht mehr genügend weit abgelenkt
werden, so daß sich die letzten Tröpfchen einer Gruppe an der gleichen Stelle ablagern und dort einen Klecks
erzeugen. In der Praxis ist es aber außerordentlich schwierig, eine dauerhaft zeitliche Synchronisation zu
gewährleisten, insbesondere wenn die Tintentröpfchen mechanisch unter Druck gefördert werden, so daß
beispielsweise Temperaturänderungen und hiermit verknüpfte Viskositätsänderungen unterschiedliche
Zeitabläufe bedingen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Fehlfunktionen zu vermeiden
und einen Tintenstrahlschreiber zu schaffen, bei dem die Zeichen ständig in voller Höhe ausgeschrieben werden,
und zwar auch bei sich in gewissen Grenzen ändernder Periodendarer.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale. Die während der Periodendauer ausgeblendeten Tintentröpfchen sind jene, die nicht aufgeladen
worden sind und am Schreibvorgang nicht teilhaben. Während diese Tröpfchen am Schluß jeder Periodendauer
in die Elektroden einlaufen, verlassen die restlichen noch für den Schreibvorgang erforderlichen
Tintentröpfchen die Elektroden, und zwar mit der ihnen aufgeprägten Energie, d. h., es wird gewährleistet, daß
auch der letzte für den Schreibvorgang ausgenutzte Tropfen noch bis zu seiner Abbildungsstelle abgelenkt
so wird und nicht mit den vorher bis auf das gleiche Maß
ausgelenkten Punkten zusammenfällt, wie dies bei dem älteren Vorschlag unter Umständen möglich ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Tintenstrahlschreibers,
F i g. 2 eine perspektivische Darstellung der inneren Teile des Druckkopfes nach F i g. 1,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des Druckkopfes nach F i g. 1,
F i g. 4 eine schematische Darstellung eines gedruckten Schriftzeichens,
F i g. 5 eine graphische Darstellung, aus der die zeitliche Beziehung zwischen der Düsenantriebsperiode
CP und der Wellenform der Ladespannung Sc
ersichtlich ist,
F i g. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Ablenkspannung SK an den elektrostatischen
HauptablenKplatten und einem Tintentröpfchen,
F i g. 7 eine graphische Darstellung d ;r Beziehung zwischen der Hauptablenkspannunj; SY und der
Hilfsablerikspannung SX,
F i g. 8 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zum Erzeugen von dem Druckkopf zuzuführenden
elektrischen Signalen,
F i g. 9 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Hauptablenkspannung SV und einem
Tintentröpfchen veranschaulicht, die für den Fall, daß die Amplitude der Ablenkspannung konstant bleibt,
gegeben sein muß, wenn eine maximale Ablenkung erzielt werden soll,
Fig. 10 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Druckkopf.es,
F i g. 11 eine schematische Darstellung ehr Bedingungen,
unter denen sich ein Tintentröpfchen durch den Raum zwischen den Ablenkplatten bewegt,
Fig. 12 und 13 graphische Darstellungen, aus denen
die zeitliche Beziehung zwischen der Ablenkspannung an den beiden Ablenkplatten und einem sich zwischen
ihnen hindurch bewegenden Tintentröpfchen hervorgeht,
Fig. 14 eine schematische Darstellung von mit Hilfe eines Tintenstrahlschreibers nach der Erfindung gedruckten
Buchstaben,
Fig. 15 eine graphische Darstellung eines Beispiels für die elektrostatische Hauptablenkspannung SV und
die Ladespannung SC,
Fig. 16 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Ablenkspannungen SVund SX, die an die
beiden Hauptablenkplatten bzw. die beiden Hilfsablenkplatten angelegt werden, sowie der Ladesignalwellenform
SC bei einer bestimmten Ausführungsform eines Tintenstrahlschreibers,
Fi g. 17 eine schematische Darstellung eines Beispiels
für einen mit Hilfe einer bestimmten Ausführungsform eines Tintenstrahlschreibers gedruckten Buchstaben,
Fig. 18 eine schematische Darstellung, aus der die
Ursache für die aus F i g. 17 ersichtliche Verzerrung des dargestellten Buchstabens zu entnehmen ist,
F i g. 19 eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Aufladen von Tintentröpfchen für den Fall, daß
der Buchstabe A mit Hilfe eines Tintenstrahlschreibers nach der Erfindung gedruckt werden soll,
F i g. 20 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Wellenformen, die an den verschiedenen Teilen
eines Tintenstrahlschreibers erscheinen, und
Fig.21 eine graphische Darstellung eines Beispiels
für die zeitliche Beziehung zwischen der Wellenform der an die beiden Hauptablenkplatten angelegten
Ablenkspannung SVund der Zeit, während welcher sich bei einem Tintenstrahlschreiber ein Tintentröpfchen
zwischen den beiden elektrostatischen Hauptablenkplatten hindurch bewegt.
In Fig. 1 ist eine Tintenspritzdüse 100 dargestellt, deren Grundplatte 101 auf beiden Seiten nit einem
dünnen Drahtseil 201 verbunden ist, das über Umlenkrollen 202 und 203 zu einer Antriebsrolle 204 läuft und
zusammen mit der Spritzdüse eine endlose Schleife bildet. Die Welle, auf der die Antriebsrolle 204 sitzt, ist
direkt mit der Abtriebswelle eines Motors 205 gekuppelt. Die Antriebsrolle 204 wird durch den Motor
205 so gedreht, daß sich das Drahtseil 201 gemäß F i g. 1 nach rechts oder links bewegt, um die Düse 100 längs
einer Führungsschiene 300 nach rechts oder links zu bewegen.
Wenn die Spritzdüse 100 eine Reihe von Tintentropfen 102 abgibt, gelangen diese Tropfen nicht zu dem zu
bedruckenden Papier 400. Wird die Spritzdüse 100 in der schon erwähnten Weise längs der Führungsschiene
300 intermittierend bewegt, erzeugt sie auf dem Papier 400 eine Druckzeile, die sich in Richtung des Pfeils X
ίο erstreckt. Sobald eine gedruckte Zeile fertiggestellt ist,
wird die Spritzdüse 100 gemäß F i g. 1 wieder in ihre Ausgangsstellung am rechten Ende 301 der Führungsschiene
300 zurückgeführt, und das Papier 400 wird durch eine nicht dargestellte Transporteinrichtung so
bewegt, daß es mit der nächsten Zeile bedruckt werden kann. Mit der Spritzdüse 100 ist ein Kabel 600 zum
Zuführen elektrischer Signale verbunden.
In Fig. 2 erkennt man eine Düsentragplatte 103, auf
deren Rückseite ein Rohr 104 zum Zuführen von Druckfarbe zu einer Düse 105 angeordnet ist Die Düse
105 ist allgemein trichterförmig und hat auf ihrer Mittelachse eine kleine Öffnung. Gemäß Fig. 2 ist
zwischen der Tragplatte 103 und der Düse 105 ein zylindrisches piezoelektrisches Element 106 angeordnet,
das in fester Anlage an der Düse gehalten wird. Bei dem hier beschriebenen Schreiber wird eine elektrisch
leitende Tinte 107 verwendet, die über das Rohr 104 der Düse zugeführt wird, um in Form eines Tintenstrahls
108 aus der Mündung der Düse ausgespritzt zu werden.
jo Da das piezoelektrische Element 106 ständig Schwingungen
ausführt, wird der Tintenstrahl 108 veranlaßt, sich in einen Strom von Tröpfchen 102 zu unterteilen.
Gemäß Fig. 2 sind zwei Ladeelektroden 109 und 110 auf einer dem Pfeil X entsprechenden waagerechten
Ebene zu beiden Seiten des Strahles 108 angeordnet. Weilerhin sind zwei elektrostatische Hauptablenkelektroden
111 und 112 vorhanden, die entsprechend dem Pfeil Y in Fig. 1 über bzw. unter dem Tintentropfen-Strom
102 angeordnet sind. Jenseits der Ablenkelektrode 111 und 112 sind zwei elektrostatische Hilfsablenkelektroden
113 und 114 zu beiden Seiten des Tintentropfenstroms 102 auf der Oberseite der Grundplatte
des Druckkopfes angeordnet. Die Düse 105, die Ladeelektroder. 109, 110 und sämtliche Ablenkelektroden
111 bis 114 sind an der Grundplatte 101 des Druckkopfes befestigt.
Gemäß F i g. 3 liegt an der Düse 105 ein Bezugspotential, und dem piezoelektrischen Element 106 wird eine
gepulste Spannung CP mit einer vorbestimmten Frequenz von einer Spannungsquelle 115 zum Antreiben
der Düse zugeführt, so daß die Düse in Schwingungen versetzt wird, die auf die Mündung der
Düse übertragen werden. Die Tinte 107 wird über das Rohr 104 unter Druck zugeführt und über die Mündung
der Düse in Form eines Tintenstrahls 108 ausgespritzt. Hierbei wird dem Tintenstrahl 108 durch die Schwingungen
der Düse 105 eine regelmäßige Wellenbewegung aufgeprägt; diese Welle nimmt längs des
Tintenstrahl 108 allmählich eine größere Amplitude an.
bo Sobald diese Amplitude größer wird als der Durchmesser
des ursprünglichen Tintenstrahls 108, unterteilt sich der Strahl in eine Reihe von Tröpfchen 102, und zwar
derart, daß sich synchron mit der Schwingungsfrequenz dei Düse 105 Tröfchen bilden, die in gleichmäßigen
Abständen aufeinander folgen und eine gleiche Größe haben. Da die Ladeelektroden 109 und 110 dort
angeordnet sind, wo sich der Tintenstrahl 108 in einzelne Tröpfchen 102 unterteilt, und da durch eine
Ladespannungsquelle 116 eine gepulste Spannung SC mit einer vorbestimmten Amplitude synchron mit der
Bildung der Farbtröpfchen 102 angelegt wird, werden alle Farbtröpfchen selektiv elektrisch geladen. Hierauf
bewegen sich die geladenen Tröpfchen 102 zwischen den Hauptablenkelektroden 111, 112 und den Hilfsablenkelektroden
113, 114 hindurch, an die Ablenkspannungen SY und SX gemäß F i g. 3 durch eine
Hauptablenkspannungsquelle 117 bzw. eine Hilfsablenkspannungsquelle 118 angelegt werden, so daß die
Reihe 119 von aufgeladenen Tröpfchen auf elektrostatischem
Wege in der senkrechten V-Richtung und der waagerechten X-Richtung abgelenkt werden. Hierbei
bewegen sich die Tintentröpfchen über einen Tröpfchenfänger 500 hinweg, so daß sie zu dem Papier 400
gelangen, das bedruckt werden soll. Wird keine Aufladung bewirkt, erfolgt keine Ablenkung der Reihe
120 von Tröpfchen, so daß sich diese Tröpfchen gemäß F i g. 3 längs einer geraden Bahn bewegen, um von dem
Tröpfchenfänger 500 aufgenommen zu werden.
F i g. 4 zeigt einen Buchstaben, der in der Hauptabtastrichtung durch Tintentropfenströme Vl bis V 9
entsprechend der senkrechten Richtung Y sowie durch Tintentröpfchenströme X1 bis X7 in der waagerechten
Hilfsabtastrichtung X erzeugt worden ist. In F i g. 4 sind die Abtastrichtungen durch Pfeile bezeichnet. Da im
vorliegenden Fall die Schriftzeichen dadurch abgedruckt werden, daß das Schriftzeichen in der senkrechten
Richtung Y und der waagerechten Richtung X abgetastet bzw. überstrichen wird, steht der Druckkopf
bzw. seine Tintenspritzdüse 100 gegenüber dem zu bedruckenden Papier 400 still, während das betreffende
Schriftzeichen gedruckt wird.
F i g. 5 veranschaulicht die Beziehung zwischen einer gepulsten Spannung CP, die an das piezoelektrische
Element 106 nach Fig. 3 angelegt wird, der an die Ladeelektroden 109 und 110 angelegten Ladespannung
SC und den Zeitpunkten, in denen Tintentröpfchen entstehen, für den Fall, daß gemäß F i g. 4 der Buchstabe
H gedruckt werden soll. In F i g. 5 sind die einzelnen Spannungsimpulse CP der Reihe nach mit YX bis Y9
bezeichnet, während die betreffenden Abschnitte der Ladespannung SC entsprechend mit XX bis X 7
bezeichnet sind.
Gemäß F i g. 4 und 5 sind bei der Puiiktreihe A' 1 am
linken Ende des Buchstabens Wdie Punkte D1 bis D9 in
allen waagerechten Punktreihen Y\ bis Y9 gedruckt worden, und da es sich um neun gedruckte Punkte
handelt, nimmt die Ladespannung SC ein Potential EX an, das einer logisch 1 entspricht.
Innerhalb der senkrechten Punktreihen X2 bis Xf>
wird ein Punkt D nur in der waagerechten Punktreihe Y5 gedruckt, und daher nimmt die Ladespannung SCim
entsprechenden Zeitpunkt den Wert logisch 1 an.
Während der Zeitspannen, während welcher Farbtröpfchen 102 erzeugt werden, die nicht zum Drucken
eines Schriftzeichens beitragen und daher gemäß F i g. 3 durch den Tröpfchenfänger 500 zurückgehalten werden,
entspricht die Ladespannung dem Massepotential E2 nach F i g. 5.
Bei der Ladespannung SC sind Perioden vorhanden, die dazu dienen, die Ladungsmenge von neun
Farbtröpfchen Dl bis D 9 entsprechend den Punktreihen
XX bis λ"7 nach Fig.4 zu regeln, sowie Perioden,
die nicht direkt zum Drucken des betreffenden Schriftzeichens beitragen; die ersteren Perioden sind in
F i g. 5 als Druckperioden PRTdargestellt, während die
letzteren Perioden als Scheinperioden DAM bezeichnet sind.
In Fig.6 bezeichnet das Bezugszeichen lila die
Lage des Eintritts der elektrostatischen Hauptablenkelektroden 111 und 112, während das Bezugszeichen
1116 die Lage des Austritts der elektrostatischen Hauptablenkelektroden 111 und 112 bezeichnet. Wenn
z. B. die Spannung an den Hauptablenkplatten, d. h. die Spannung SKgleich £3 ist, tritt der Farbtropfen D5 im
Zeitpunkt f3 in den Raum zwischen den Hauptablenkelektroden
111 und 112 ein. Gemäß Fig. 1 wird im Zeitpunkt /1 der erste Farbtropfen D X innerhalb der
senkrechten Reihe X1 zuerst in den Raum zwischen
den Hauptablenkelektroden 111 und 112 eintreten. Wenn jetzt die Laufzeit, die ein Farbtropfen benötigt,
um sich zwischen den Hauptablenkelektroden hindurch zu bewegen, und die durch die Länge der Hauptablenkelektroden
in der Bewegungsrichtung des Tropfens sowie durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Tropfens
bestimmt ist, mit T bezeichnet wird, verläßt der erste Farbtropfen D1 den Raum zwischen den
Hauptablenkelektroden im Zeitpunkt f3. Da das Ausmaß der Ablenkung, welche der erste Tropfen D X
erfährt, annähernd proportional zum Zeitintegral der Ablenkspannung längs der beiden Hauptablenkelektroden
ist, wird dem ersten Tropfen D X eine Ablenkkraft mitgeteilt, die gemäß F i g. 6 proportional zu der Fläche
S1 ist. Entsprechend wird dem zweiten Tropfen D 2, der
im Zeitpunkt f2 in den Raum zwischen den Hauptablenkelektroden
eintritt und diesen Raum im Zeitpunkt r4 wieder verläßt, eine Ablenkkraft mitgeteilt, die
gemäß Fig.6 zu der Fläche S 2 proportional ist. Entsprechendes gilt für die weiteren Farbtropfen D 3
bis D 9. Beispielsweise erfährt der neunte Farbtropfen D 9, der im Zeitpunkt r5 in den Raum zwischen den
Hauptablenkelektroden eintritt und ihn im Zeitpunkt 16
wieder verläßt, eine Ablenkung, die zu der Fläche S 9 in F i g. 6 proportional ist. Die Sägezahnkurve kehrt im
Zeitpunkt 17 auf ihren Ausgangswert zurück, und diese
Welle dient dann zum Drucken der nächsten senkrechten Punktreihe X 2. Während der neunte Tropfen D 9 in
den Raum zwischen den Hauptablenkelektroden 111 und 112 eintritt und ihn durchläuft, werden die
Tintentröpfchen, die gemäß F i g. 6 in den Zeitpunkten /5 bis f7 zwischen den Hauptablenkelektroden
hindurchlaufen, nicht zum Drucken benutzt; bei diesen ungeladenen Tropfen handelt es sich um Blindtropfen,
deren Vorhandensein bedingt, daß die Scheinperiode DAM nach F i g. 5 vorgesehen wird. Die Flächen S1, S 2
usw. bis S 9 nehmen gemäß Fig.6 nach Art einer
so arithmetischen Reihe zu und geben die erforderliche Ablenkung in der Hauptablenkrichtung wieder. Die
Größe des gedruckten Buchstabens in der senkrechten Richtung ist proportional zu dem Unterschied zwischen
der Ablenkung des ersten Tropfens D1 und derjenigen
des neunten Tropfens D 9, und diesen Unterschied erhält man, wenn man gemäß F i g. 6 die Fläche S1 vor
der Fläche S9 abzieht. Die Fläche S1 ist außerdem aller
Tintentropfen gemeinsam und gibt den Abstand an, ir dem sich die Tropfen über den Tröpfchenfänger 50C
hinweg bewegen. Wie erwähnt, müssen bei den-Ablenkverfahren
nach der Erfindung zwei wesentliche Bedingungen erfüllt sein: Erstens ist es erforderlich, die
Zeitpunkte einzustellen, in denen die zum Drucker dienenden Tropfen innerhalb einer Punktreihe auftreten,
was z. B. für die Punkte D1 bis D 9 gilt, welche ir den Raum zwischen den Hauptablenkelektroden 111
und 112 eintreten, und außerdem die Wiederholungsphase der Hauptablenkspannung SY einzustellen
zweitens muß man die Zeit, die für eine Punktreihe benötigt wird, z. B. die Zeit zwischen dem Eintreten des
ersten Tropfens Dl in den Raum zwischen den Hauptablenkelektroden und dem Austreten des letzten
Tropfens D9 aus dem Raum zwischen den Hauptablenkelektroden, auf die Kipperiode der Hauptablenkspannung
SY beschränken. Durch das Einschalten einer Scheinperiode DAM für die Blindtropfen DlO bis D13
kann man jedoch eine erhebliche Ablenkung erzielen.
Gemäß Fig.7 ist das elektrostatische Hauptablenksignal
Steine Sägezahnkurve mit einer Periodendauer
To und einem Scheitelwert £4. Bei der Hilfsablenkspannung SX handelt es sich gemäß F i g. 7 ebenfalls um eine
Sägezahnkurve, deren Periode den Wert 7 To hat, und die eine Scheitelspannung E5 erreicht. Der Grund
dafür, daß die Periode der Hilfsablenkspannung SXdem
Siebenfachen der Periode für eine senkrechte Punktreihe der Reihen ΛΊ bis X7 ist, geht aus Fig.7 hervor.
Das Ablenkverfahren, das in der Hilfsablenkrichtung angewendet wird, ist das gleiche wie das Ablenkverfahren
für die Hauptablenkrichtung; es ist erforderlich, den Hilfsablenkelektroden 113 und 114 in der Bewegungsrichtung
der Tropfen 102 nahezu die gleiche Länge zu geben wie den Hauptablenkplatten. Die Scheitelwerte
E4 und £5 der Ablenkspannungen 5Vund SX werden
durch die Größe der letzteren in der senkrechten und der waagerechten Richtung, d. h. die Ablenkempfindlichkeit,
bestimmt. Da für die Ablenkung in der Hilfsablenkrichtung eine Sägezahnkurve benutzt wird,
sind bei einer Ausführungsform der Erfindung die aufgezeichneten Schriftzeichen etwas geneigt. Außerdem
ist bezüglich der Phase zwischen der Ablenkspannung SY und der Ablenkspannung SX eine Korrektur
um einen Betrag erforderlich, der gleich der zeitlichen Verzögerung ist, die sich zwischen dem Zeitpunkt, in
dem ein Tintentropfen 102 in den Raum zwischen den Hauptablenkplatten 111 und 112 und dem Zeitpunkt
ergibt, in dem der gleiche Farbtropfen in den Raum zwischen den Hilfsablenkelektroden 113 und 114
eingetreten ist.
F i g. 8 zeigt eine Schaltung zum Steuern mehrerer elektrischer Einzelschaltungen. Zu dieser Steuerschaltung
gehört ein Taktgeberoszillator 121, der ein Signal mit einer bestimmten Frequenz für die Einrichtung 115
nach F i g. 3 zum Erzeugen von Schwingungen der Düse 105 erzeugt. Ferner ist ein doppeltbinärer Reihenzäliler
122 für vier Bits mit der Zahlenbasis 13 vorhanden, der dazu dient, die Anzahl der Tintentropfen zu zählen, die
in einer Periode der Hauptablenkspannung SY enthalten sind, wobei diese Periode auch die gemäß F i g. 3 und
6 während der Scheinperiode DAM auftretenden Farbtropfen D10 bis D13 umfaßt. Ferner gehört zu der
Schaltung nach F i g. 8 ein Reihenzähler 123 zum Zählen der Punktreihen eines Schriftzeichens·, schließlich ist ein
Zähler für drei Bits vorhanden, der bis 7 zählt, da sich der Buchstabe nach Fig.4 aus sieben senkrechten
Punktreihen X1 bis X 7 zusammensetzt.
Der Übertrag des Reihenzählers 122 wird einer Hauptablenkphasen-Verzögerungsschaltung 124 zugeführt,
damit er um einen vorbestimmten Betrag verzögert wird, um dann als Zeitgebersignal der Quelle
117 für die Hauptablenkspannung SY zugeführt zu werden. Der Übertrag des Reihenzählers 123 wird einer
Hilfsablenkphasen-Verzögerungsschaltung 125 zugeführt und um einen vorbestimmten Betrag verzögert,
um als Zeitgebersignal der Quelle 118 für die Hilfsablenkspannung SX zugeführt zu werden. Die
Phasenverzögerungsschaltungen 124 und 125 dienen zum Korrigieren der zeitlichen Verzögerung zwischen
dem Zeitpunkt, in dem ein Tintentropfen 102 aufgeladen wird, und dem Zeitpunkt, in dem dieser Tropfen zu den
Haupt- und Hilfsablenkplatten 111 bis 114 gelangt. Somit kann die Verzögerungszeit entsprechend der
Bewegungsgeschwindigkeit des Tropfens 102 variiert werden. Jedes Ausgangsbit des Reihenzählers wird
einem Schriftzeichenformspeicher 126 als Punktreihenwählsignal entsprechend der Form des Schriftzeichens
eingegeben. Die Schriftzeicheneingangssignale, die gedruckt werden sollen, werden einem Dekodierer 127
in Form von Schriftzeichenkodes eingegeben. Der Dekodierer 127 liest die Schriftzeichen, er erzeugt
Signale zum Bestimmen bestimmter Teile des Schriftzeichenformspeichers, und er bezeichnet jeweils ein
bestimmtes Schriftzeichen. In Abhängigkeit von Reihenwählsignalen werden die Informationen über jeweils
eine Punktreihe eines Schriftzeichens, das gedruckt werden soll, in paralleler Form einem Schieberegister
128 eingegeben. Gleichzeitig mit dem Schriftzeichenkode wird ein Druckbefehl dem Schieberegister 128 als
Rückstellauslösesignal zugeführt. Der Inhalt des Schieberegisters 128 wird synchron mit den Taktimpulsen des
Oszillators 121 verschoben, um nacheinander serielle Ausgangssignale abzugeben. Solange kein Druckbefehl
gegeben wird, wird das Schieberegister 128 zurückgestellt, und es wird kein Ladesignal SCerzeugt.
Wenn man die Ablenkperiode, von der innerhalb der Periode To eine Rücklaufzeit abgezogen worden ist, bei
der Hauptablenkspannung SY mit 7Ί bezeichnet (Fig.9), tritt der erste Tropfen Dl in den Raum
zwischen den Ablenkplatten in einem Zeitpunkt ta ein und verläßt diesen Raum wieder in einem Zeitpunkt tb,
und der neunte Tropfen D 9 tritt im Zeitpunkt tb ein und im Zeitpunkt ic wieder aus, und im Hinblick hierauf wird
die Bewegungsgeschwindigkeit der Tropfen so eingestellt, daß die Periode Thalb so groß ist wie die Periode
Tl. In Fig.9 ist die Fläche, die der Auslenkung des ersten Tropfens Dl entspricht, mit ARa bezeichnet,
während die Ablenkung des neunten Tropfens D 9 der Summe der Flächen ARbuna ARcentspricht; hierbei ist
die Fläche ARa gleich der Fläche ARb; daher repräsentiert die Differenzfläche ARc die maximale
Ablenkung. In diesem Fall werden die Farbtropfen, die in den Raum zwischen den Ablenkplatten zwischen den
Zeitpunkten tb und fei eintreten, zu Blindtropfen.
Bei den elektrostatischen Hilfsablenkelektroden 113 und 114 läßt sich eine maximale Ablenkung erzielen,
wenn man die Hilfsablenkelektroden ebenso lang ausbildet wie die Hauptablenkelektroden, und hierbei
kann man die Amplitude der Ablenkspannung verkleinern.
Soll eine größere Ablenkung erzielt werden, während die Spitzenamplitude der Ablenkspannungen SY und
SX konstant bleibt, kann man eine größere Anzahl von Hilfsablenkelektrodenpaaren vorsehen, mittels welcher
eine Ablenkspannung zur Wirkung gebracht wird, deren Phase so gewählt ist, daß der Abstand zwischen den
verschiedenen Ablenkelektrodenpaaren berücksichtigt ist.
Soll eine noch größere Ablenkung erzielt werden, kann man das nachstehend beschriebene Verfahren
anwenden. Hierbei wird die in Fig. 10 und 11 dargestellte Anordnung benutzt; wenn man in diesem
Fall die Zeit, die ein Tintentropfen 102 benötigt, die Strecke vom Eingang 111 β der beiden ersten elektrostatischen
Hauptablenkelektroden 111, 112 bis zum Eingang 129a eines zweiten Paares von elektrostati-
sehen Hauptablenkelektroden 129,130 zu gelangen, mit
T2 bezeichnet, kann man gemäß Fig. 12 eine Ablenkspannung SY2 mit einer Verzögerung um die
Zeitspanne T2 gegenüber der an die Hauptablenkelektroden 111,112 angelegten Ablenkspannung SY1 an die
zweiten Hauptablenkelektroden 129 und 130 anlegen.
Gemäß F i g. 12 ist die Zeitspanne, die ein Tintentropfen benötigt, um das zweite Paar von Hauptablenkelektroden
129 und 130 zu passieren, gleich der Zeitspanne 7Ί, die ein Tropfen benötigt, um sich zwischen den
beiden ersten Hauptablenkelektroden Ul und 112 hindurch zu bewegen. Der erste Tropfen D 1 innerhalb
der senkrechten Punktreihe X1 erfährt eine Ablenkung,
die gemäß Fig. 12 proportional zu der eng schraffierten
Fläche Qa ist, dieser erste Tropfen bewegt sich hierbei zwischen den beiden ersten Hauptablenkelektroden 111
und 112 hindurch, und nach einer Verzögerung um eine
Zeitspanne T2 tritt der erste Tropfen in den Raum zwischen den beiden zweiten Hauptablenkelektroden
129 und 130 ein, um eine Ablenkung zu erfahren, die zu der gleichen Fläche Qa proportional ist, so daß der
Tropfen im Vergleich zu der Anordnung, bei der er nur zwischen einem Paar von Hauptablenkelektroden
hindurchläuft, um einen doppelt so großen Betrag abgelenkt wird. Der zweite Tropfen D 2 und die auf ihn
folgenden weiteren Tropfen verhalten sich ebenso wie der erste Tropfen Di. Die nachfolgenden Tropfen
werden von einem Punkt zum nächsten um die gleiche Zeit verzögert und treten dann in den Raum zwischen
den beiden ersten Hauptablenkelektroden 111 und 112 ein. Das Ausmaß der Ablenkung richtet sich nach der
Ablenkspannung und der Zeit Tl zum Passieren der beiden Ablenkelektroden; daher vergrößert sich das
Ausmaß der Ablenkung allmählich, und sämtliche Ablenkungsbeträge werden größer als bei dem ersten
Tropfen D1, so daß die Tropfen jeweils in der aus
F i g. 4 ersichtlichen Weise auf das zu bedruckende Papier treffen. Wenn man gemäß Fig. 13 den Abstand
zwischen den Paaren von elektrostatischen Ablenkelektroden so wählt, daß die Zeitspanne T3, die ein Tropfen
benötigt, um sich vom Eingang der beiden ersten Ablenkelektroden 111, 112 aus bis zum Eingang des
zweiten Ablenkelektrodenpaars 129, 130 zu bewegen, gleich der Periode To der Ablenkspannung ist, kann
man die Phase zwischen den Ablenkspannungen SYl
und SY2, die an die beiden Ablenkelektrodenpaare angelegt werden, gleich groß machen. Wenn man
außerdem die Zeitspanne T4, die ein Tintentropfen 102 benötigt, um sich zwischen beiden Paaren von
Ablenkelektroden hindurch zu bewegen, nahezu gleich der Hälfte der Periode To wird, läßt sich eine maximale
Ablenkung erzielen.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Druckkopf 100 so ausgebildet, daß er jeweils während
des Drückens eines Schriftzeichens im Stillstand gehalten wird, und daß er danach in die Stellung zum
Drucken des nächsten Schriftzeichens gebracht wird, in der er bis zum Drucken des nächsten Schriftzeichens
verbleibt, bei dem sich wiederum die beschriebenen Vorgänge abspielen. Gemäß der Erfindung ist es jedoch
auch möglich, einen Tintenstrahlschreiber zu schaffen, bei dem sich der Druckkopf in der waagerechten
Richtung kontinuierlich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit kontinuierlich bewegt, d. h. in der
Hilfsablenkrichtung, um mit Hilfe geladener Tintentröpfchen Schriftzeichen zu drucken. In diesem Fall wird
gemäß F i g. 3 das elektrostatische Hilfsablenksignal SX auf dem Massepotential gehalten, oder die beiden
Hilfsablenkelektroden 113 und 114 werden entfernt. Mit
anderen Worten, es wird keine Hilfsablenkung angewendet, sondern der Druckkopf 100 wird kontinuierlich
in waagerechter Richtung bewegt.
Die Wirkungsweise einer solchen abgeänderten Ausführungsform eines Farbstrahldruckers wird im
folgenden anhand von F i g. 14 und 15 erläutert.
F i g. 15 zeigt die Kurvenform der Ladespannung SC; bei diesem Beispiel sei angenommen, daß ein Schriftzeichen
unter Benutzung sämtlicher Punkte 7x9 gedruckt
werden soll. Zwischen der Punktreihe X 7 und der nächsten Punktreihe Λ" 1 ist eine Scheinperiode DAM 1
vorhanden, während welcher die Ladespannung SC auf dem Massepotential gehalten wird. Um einen Abstand
zwischen je zwei benachbarten Schriftzeichen zu erhalten, wird eine Scheinperiode DAM 1 vorgesehen,
die um ein ganzzahliges Vielfaches länger ist als die Periode Toder Hauptablenkspannung SK, und während
welcher den Tintentropfen keine Ladung mitgeteilt wird, so daß diese Tropfen nicht auf das zu bedruckende
Papier gelangen und die Strecke, die der Druckkopf 100 in der waagerechten Richtung zurücklegt, den Abstand
zwischen den benachbarten Schriftzeichen bestimmt. Wenn man ferner, wie unten erwähnt, Stufenspannungen
als »sub-defractionw-Spannung verwendet und dafür sorgt, daß ein solcher kontinuierlicher Übertragungsvorgang
dem Empfang und der intermittierende Übertragungsvorgang dem Sender zugeordnet wird,
nehmen alle empfangenen Schriftzeichen die Form einer Kursivschrift an, während die gesendeten
Schriftzeichen eine gerade Form erhalten, so daß man auf einen Blick leicht feststellen kann, ob es sich bei
bestimmten Schriftzeichen um ausgesendete oder empfangene Schriftzeichen handelt.
Gemäß der Erfindung kann man ferner das Einschalten der Scheinperiode DAM 1 zwischen aufeinanderfolgenden
Schriftzeichen vermeiden, um die Druckgeschwindigkeit zu steigern. Zu diesem Zweck
wird der Druckkopf 100 in Verbindung mit der Anordnung nach F i g. 2 kontinuierlich bewegt, und es
wird mit einer Hilfsablenkspannung gearbeitet, die sich von der in Fig. 7 dargestellten unterscheidet. Die
Wirkungsweise einer solchen abgeänderten Ausführungsform wird im folgenden anhand von Fig. 16
erläutert.
In Fig. 16 erkennt man bei SXi eine Hilfsablenkspannung,
die an die beiden elektrostatischen Hilfsablenkelektroden 113 und 114 nach Fig. 2 angelegt wird,
und deren Amplitude nur 2 Siebenteln derjenigen der
so Ablenkspannung SX nach Fig.7 entspricht, während
ihre Periode dem 7fachen der Periode der Hauptablenkspannung SY entspricht. In dem Augenblick, in dem
soeben ein Schriftzeichen gedruckt worden ist und dann das nächste Schriftzeichen gedruckt werden soll, wird
damit begonnen, die Ablenkung in der waagerechten Richtung auf eine Amplitude zu verringern, die den
Wert (2/7) χ ES hat und durch einen Abstand zwischen benachbarten Schriftzeichen auf dem zu bedruckenden
Papier 400 repräsentiert wird.
Im folgenden wird auf die Korrektur der bei den
gedruckten Schriftzeichen auftretenden Verzerrung eingegangen.
Wird der Druckvorgang z. B. mit Hilfe der Anordnung nach Fig.2 durchgeführt, besteht die Gefahr des
Auftretens einer Verzerrung der in Fig. 17 dargestellten Art. Vergleicht man nun anhand von Fig. 17 den
Fall, in dem geladene Tintentröpfchen aufeinander folgen, wie es für die Tröpfchen Dt und Dc gilt, mit dem
Fall, in dem einem Tröpfchen, ζ. Β. den Tröpfchen Dd
ein ungeladenes Tröpfchen vorausgeht und nachfolgt, neigen die Tintentröpfchen dazu, sich auf dem zu
bedruckenden Papier um etwa den halben senkrechten Abstand zwischen zwei einander senkrecht aufeinanderfolgenden
Punkten zu verlagern, wie es in Fig. 17 bei der unteren waagerechten Reihe von Punkten Dd
angedeutet ist.
F i g. 18 ist ein Vektordiagramm, das die Ursache der Verzerrung veranschaulicht. Ein einzelner Tropfen Dd
ist einem größeren Luftwiderstand ausgesetzt als der unmittelbar nachfolgende Tropfen Dc, so daß sich die
Geschwindigkeit eines einzelnen Tropfens Dd im Vergleich zu den nachfolgenden Tropfen Dc verringert.
Da angenommen ist, daß die Ablenkkraft F konstant bleibt, wird in diesem Fall der Ablenkwinkel Qd bei
einem einzelnen Tropfen Ddgrößer als der Ablenkwinkel
Qc der nachfolgenden Tropfen Dc. Wenn z. B. das in Fig. 14 dargestellte Schriftzeichenmuster gedruckt
wird, verlagern sich die nachfolgenden Tropfen Dc dann, wenn man einen einzelnen Tropfen Dd als
Bezugspunkt benutzt, gegenüber ihrer normalen Lage etwas nach unten, so daß das gedruckte Schriftzeichen
die in Fig. 17 dargestellte Form annimmt. Berücksichtigt man nur die vorstehend genannte Annahme, würde
der erste oder vorausgehende Tropfen Dt einer Reihe von Farbtropfen in der gleichen Weise beeinflußt
werden wie der vorher betrachtete einzelne Tropfen Dd. Da jedoch der erste oder vorausgehende Tropfen
Dt einer Reihe von Tropfen einem größeren Luftwiderstand ausgesetzt ist, so daß sich der Abstand zwischen
ihm und dem nächstfolgenden Tropfen Dc verkleinert, kommt vermutlich zwischen den beiden Tropfen eine
Coulombsche Kraft in einem bemerkbaren Ausmaß zur Wirkung. Daher wird der erste Tropfen Dt abgestoßen
und ebenso wie die nachfolgenden Tropfen Dc nach unten verlagert, bevor er auf das zu bedruckende Papier
gelangt.
Man kann diese Verzerrung korrigieren, indem man den Zeitpunkt des Aufladens der betreffenden Tintentropfen
entsprechend der Form der Schriftzeichen verlagert.
Gemäß F i g. 20 wird jeder zweite Taktimpuls CP so verarbeitet, daß man zwei phasenverschiedene Reihen
von Taktimpulsen CL 1 und CL 2 erhält. Der Phasenunterschied zwischen den beiden Impulsreihen entspricht
einer Periode der Taktimpulse CP, welche die Periode der Erzeugung von Farbtropfen bestimmen,
und die verschiedenphasigen Taktimpulse CL 1 und CL 2 bestimmen jeweils den Zeitpunkt des Aufladens
der Tropfen. In Fig.20 ist bei Sdp eine Reihe von
Signalen dargestellt, die der Form eines Schriftzeichens entsprechen; ein Impuls, der einem Bit entspricht, hat
eine Breite, die zwei Perioden der Taktimpulsreihe CP entspricht, d. h. dem zeitlichen Abstand zwischen einem
der Taktimpulse CL i und einem der phasenverschiedenen Taktimpulse CL 2. Die Ladespannung SC wird bis
auf eine vorbestimmte Ladespannung Ei nur dann gesteigert, wenn ein Taktimpuls CL1 oder CL 2
bestimmt, daß ein Tintentropfen aufgeladen werden soll, und normalerweise verbleibt die Ladespannung auf dem
Massepotential E2. Mit anderen Worten, die Ladespannung SC wird durch eine gewöhnliche logische
Schaltung in Abhängigkeit davon bestimmt, ob die Punkte eines ein Schriftzeichen bildenden Musters in
der Hauptablenkrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich aufeinander folgen. Ist eine kontinuierliche
Folge solcher Punkte vorhanden, bestimmt der Taktimpuls CL 2 den Zeitpunkt der Erzeugung der Ladespannung,
und wenn eine unterbrochene Folge von Punkten vorhanden ist, wird der Zeitpunkt der Erzeugung der
Ladespannung durch den Taktimpuls CL 1 bestimmt.
Betrachtet man z. B. den Buchstaben A, bildet die erste senkrechte Punktreihe Xi nach Fig. 14 eine kontinuierliche Folge von Punkten, und die Tintentropfen werden gemäß F i g. 20 in zeitlicher Abhängigkeit von den Impulsen B i bis ß6 der Taktimpulsreihe CL 2
Betrachtet man z. B. den Buchstaben A, bildet die erste senkrechte Punktreihe Xi nach Fig. 14 eine kontinuierliche Folge von Punkten, und die Tintentropfen werden gemäß F i g. 20 in zeitlicher Abhängigkeit von den Impulsen B i bis ß6 der Taktimpulsreihe CL 2
ίο aufgeladen. Gemäß F i g. 14 bildet die zweite senkrechte
Punktreihe X 2 eine unterbrochene Folge von Punkten, und deshalb werden zum Aufladen der betreffenden
Farbtropfen die Impulse A 4 und A 7 der Taktimpulsreihe CL 1 benutzt.
Nimmt man jetzt gemäß Fig. 21 an, daß der dem Impuls A 4 der Taktimpulsreihe CL 1 entsprechende
Tropfen im Zeitpunkt r9 in die Ablenkzone eingetreten
ist und die Ablenkzone im Zeitpunkt 110 wieder
verlassen hat, muß der Tropfen, der dem Impuls S4 der
Taktimpulsreihe CL 2 entspricht, die Ablenkzone zwischen den Zeitpunkten /11 und fl2 durchlaufen,
d.h., er wird als Ganzes um die Strecke Tel verlagert. Praktisch erhält der erste Tropfen eine Ablenkkraft, die
proportional zu der Fläche 310 zwischen den Zeitordinaten /9 und 110 und unter der Sägezahnkurve SV ist,
während der zweite Tropfen eine Ablenkkraft erhält, die proportional zu der Fläche 511 zwischen den
Zeitordinaten t 11 und 112 sowie unter der Sägezahnkurve
Syist, so daß sich eine Änderung der Ablenkkraft
ergibt, die dem Unterschied zwischen den Flächen S12
und 513 entspricht. Der Unterschied der Ablenkkraft,
der gleich dem Zweifachen der Differenz zwischen den Flächen 513 und 512 ist, entspricht einem Punkt eines
ein Schriftzeichen bildenden Musters. Betrachtet man den Augenblick, in dem der Tropfen durch den
Taktimpuls CL 1 aufgeladen wird, sowie den Zeitpunkt, in dem der betreffende Tropfen durch den Taktimpuls
CL 2 aufgeladen wird, ist ersichtlich, daß der mit Hilfe des ersten Tropfens gedruckte Punkt um die Hälfte der
Höhe eines Punktes tiefer liegt als der mit Hilfe des zweiten Tropfens gedruckte Punkt.
Wenn eine Korrektur von hoher Genauigkeit erreicht werden soll, kann man aus den Taktimpulsen CP
entsprechend der geforderten Genauigkeit eine mehrphasige Gruppe von Taktimpulsreihen ableiten; eine
dieser Phasen kann dann zum Aufladen der Tropfen zum Erzeugen unterbrochener Punktreihen dienen,
während die übrigen Taktimpulse benutzt werden können, um Tropfen aufzuladen, die unmittelbar
aufeinanderfolgende Punkte erzeugen sollen.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Hauptablenkrichtung als die senkrechte Richtung
und die Hilfsablenkrichtung als die waagerechte Richtung betrachtet. Beim intermittierenden Drucken
kann man jedoch auch die waagerechte Richtung als die Hauptablenkrichtung und die senkrechte Richtung als
die Hilfsablenkrichtung betrachten.
Zwar wurde ferner bei den Ausführungsbeispielen davon gesprochen, daß als Hilfsablenkspannung SX
eine Sägezahnwelle benutzt wird, doch könnte man an ihrer Stelle auch eine stufenähnliche Kurvenform
verwenden, bei der sich die Spannung bei jeder Periode der Hauptablenkspannung stufenweise ändert, um bei
der Beendigung des Drückens eines Schriftzeichens auf das Massepotential zurückzukehren. In diesem Fall
werden keine geneigten Schriftzeichen, sondern gerade Schriftzeichen der in F i g. 14 gezeigten Art gedruckt.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Tintenstrahlschreiber mit einer Spritzdüse, die zur Erzeugung diskreter, im gleichen Abstand
aufeinanderfolgender Tintentröpfchen in mechanische Schwingungen versetzbar ist und die Tintentröpfchen
in Richtung zum Aufzeichnungsträger spritzt, mit Ladeelektroden zur gezielten elektrischen
Aufladung zum Schreiben vorgesehener Tintentröpfchen mit einem konstanten Potential und
mit Ablenkelektroden, die die aufgeladenen Tintentröpfchen während ihrer Laufzeit zwischen diesen
Elektroden proportional zum zugehörigen Zeitintegral einer sägezahnförmigen Ablenkspannung senkrecht
zur Zeilenrichtung ablenken und nicht benötigte Tintentröpfchen ausgeblendet werden,
wobei die Ablenkung der Tintentröpfchen in Zeilenrichtung elektrostatisch oder mechanisch
durch Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Spritzdüse erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß die an die elektrostatischen Ablenkelektroden (111, 112) angelegte periodische
Ablenkspannung (SY) eine Sägezahnspannung ist, daß die Periodendauer (To) der Ablenkspannung
(SY) mindestens doppelt so groß ist wie die Laufzeit (T) der Tintentröpfchen zwischen den Ablenkelektroden
(111, 112), daß die am Schluß jeder Periode
(To) während einer Laufzeit (T) zwischen den Ablenkelektroden verlaufende Tintentröpfchen ausgeblendet
werden und daß die Zahl der Schreibpunkte (D\ — Dj) größer ist als die Zahl der in einer
Laufzeit (T) von der Düse gelieferten Tintentröpfchen.
2. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ablenkelektrodenpaare
(111,112; 129,130) in Bewegungsrichtung der Schreibtröpfchen hintereinander geschaltet sind,
wobei die Phasenlage zwischen den Sägezahn-Ablenkspannungen der Bedingung entspricht, daß jedes
Tintentröpfchen bei gleicher Phase der Ablenkspannung zwischen die Ablenkelektroden eintritt.
3. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenspritzdüse (100) in
Zeilenrichtung (X) kontinuierlich bewegbar ist und zwei Ablenkelektroden (113, 114) zur zeilenweisen
Ablenkung vorgesehen sind, wobei die an diese Zeilenablenkelektroden (113, 114) angelegte Sägezahnspannung
eine Periodendauer hat, die um das /j-fache größer ist als die Periodendauer (To) der
Ablenkspannung (SY), wobei (n) die Zahl der zu schreibenden Reihen eines Zeichens ist.
4. Tintenstrahlschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenspritzdüse (100)
intermittierend um eine Zeichenbreite verschiebbar ist, indem als Hilfsablenkspannung eine Stufenspannung
benutzt wird, die nach Ausdrucken der letzten Reihe des Zeichens auf Null abfällt.
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