DE2250089A1

DE2250089A1 - Tintentroepfchen-schreibanordnung

Info

Publication number: DE2250089A1
Application number: DE2250089A
Authority: DE
Inventors: Henry Andrew Dahl; Robert Irving Keur
Original assignee: AB Dick Co
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1973-04-19
Also published as: JPS4862344A; CA965065A; DE2250089B2; US3736593A; JPS5430259B2; GB1412464A

Description

DiPL,-InG. H.WeICKMANN, DIPL^HYSvDR-KFINCKE

Dipl.-Ing. EA.¥eickmann, 0ipx.-Chem. B- Htjber

8 MÖNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 983921/22

A* B, Dick

3700 ¥est Touhy Avenue

Chicago, Illinois 60648, V· St, A.

Tint entr o'pf ehe n-Schre ibano rdnurtg

Die üirfindung bezieht sieh auf eine Anordnung zum Schreiben mit Hilfe von Tintentröpfchen, die durch ein Bild- bzw« Videosignal aufgeladen und die durch ein elektrisches Feld geleitet werden-, in welchem sie entsprechend der Ladung abgelenkt werden. Ferner betrifft die Erfindung insbesondere Verbesserungen bei einer derartigen Anordnung,

Es ist bereits eine iTintentröpfchen-SQhreibanordnung ent« wickelt worden, bei der Tinte unter Druck an eine Düse ab~ gegeben wird» Die Düse wird in Schwingungen versetzt'oder in Abhängigkeit von Synchronisiersignalen gesteuert, die mit einer ausgewählten öüsensteuerfrequenz abgegeben werden· Die in Schwingungen versetzte Düse ruft einen Tintenstrahl hervor, &@r auf s©ia@ Abgabe hin in gleichförmige, Tröpfchen' auf geteilt wird, uM awar an einejr in einem Abstand von

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Düsenspitze entfernt liegenden Stelle. Die Geschwindigkeit bzv/, Frequenz einer derartigen Tröpfchenbildung ist durch die Schwingfrequenz bestimmt. An der Stelle, an der der Tintenstrom beginnt, in einzelne Tröpfchen zu zerfallen, ist eine Einrichtung zur Aufladung jedes Tropfens vorgesehen. Bei dieser einrichtung handelt es sich üblicherweise um ein leitendes Rohr oder um einen leitenden Zylinder« Zwischen der Düse und dem Zylinder werden Bild- bzw« Videosignale angelegt, auf die hin ein Tropfen eine Ladung annimmt, welche durch die Amplitude des betreffenden Bild- bzw. Videosignals bestimmt ist, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem das Jeweilige Tröpfchen sich von dem Strahlstrom löst.

Das Tröpfchen bzw» der Tropfen gelangt danach durch ein ruh_3ndes elektrisches Feld, wodurch eine Ablenkung des betreffenden Tröpfchens erfolgt. Die Größe der Ablenkung ist dabei durch die Amplitude der auf dem Tröpfchen befindlichen Ladung bestimmt. An der Grenze des elektrischen Feldes ist ein Schreibmedium bzw» ein Aufzeichnungsträger vorgesehen, auf den das Tröpfchen fällt. Da die Ablenkung des Tröpfchens durch die auf ihm befindliche Ladung bestimmt ist, vermag die Anordnung mit Hilfe der Tinte eine durch das Bildsignal übertragene Information zu schreiben.

Wie zuvor ausgeführt, werden zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Tröpfchenablösung von dem Fluidstrom auftritt, die betreffenden Tröpfchen durch elektrostatische Induktion aufgeladen. Wird das durch das Bildsignal erzeugte Feld während der Tröpfchenablösung aufrechterhalten, so wird das jeweilige Tröpfchen eine durch dieses Bildsignal bestimmte ladung führen. In dem Fall, daß das Bildsignal ansteigt oder abfällt

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oder überhaupt nicht zu dem Zeitpunkt vorhanden ist, zu dem eine Tröpfchenablösung erfolgt, dürfte ersichtlich sein, daß es sich bei der auf dem betreffenden Tröpfchen befindlichen Ladung nicht um die des Bildsignals handelt. Um auf bestimmte Tröpfchen genau festgelegte Ladungen aufzubringen, muß man wissen, wann eine Tröpfchenablösung erfolgt, oder man muß die Phasenbeziehung der Tröpfchenbildung· in bezug auf das Bildsignal kennen. Bei fehle_jider Steuerung hinsichtlich der Tröpfchenablösezeit, und zwar auf Grund nicht vorhersagbarer Phasenänderungen in der Tintentröpfchenbildung, werden die Gleichmäßigkeit" und die Güte des Dcuckes bzw. des Dargestellten in nachteiliger Weise beeinflußt.

Es sind bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen und entwickelt worden, um eine Tröpfchen-Phasensteuerung vorzunehmen, damit der Druck bzw. die Wiedergabe durch derartige Tintentröpfchen-Schreibeinrichtungen verbessert wird. Zwei derartige Systeme sind in der US-PS 3 465 351 und US-PS 3 562 761' beschrieben. Keines der bisher bekannten Systeme bewirkt eine Tröpfchen-Phasensteuerung unter Zugrundelegung der Form der Bild-'bzw. Videosignale, von deren Form die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Tröpfchenaufladung zum größten Teil abhängt. " ·

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, ein neues, verbessertes Tintentröpfchen-Schreibsystem zu schaffen. Bei dem neu zu schaffenden Tintentröpfchen-Schreibsystem soll ferner eine neue Anordnung für eine Tröpfchenphasensteuerung vorgesehen werden. Ferner soll bei dem neu zu schaffenden Tintentröpfchen-Schreibsystem eine neue Anordnung zur Steuerung der Düsensteuerfrequenz vorgesehen werden, um die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Tröpfchenladung zu maximieren.

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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Tintentröpfchen-Schreibsystein bzw. durch eine Tintentröpfchen-Schreibanordnung, die die Düsensteuerung bei einer Frequenz bewirkt,/die Düse bei einer Frequenz in Schwingungen versetzt, welche eine Funktion der Frequenz der Videosignale sowie der Forin derartiger Signale ist.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein typisches bekanntes Tintentröpfchen-ochreibsystem«

Fig. 2 zeigt in einem Kurvendiagramm ein einziges Videosignal.

Fig. 3 zeigt in einem Blockdiagramm eine Ausführungsform eines Tintentröpfchen-Schreibsystems gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist zum besseren Verständnis der Erfindung schematisch eine bekannte Anordnung gezeigt. Ein Tintenvorratsbehälter 10 gibt Tinte unter Druck an ein Rohr 12 ab, welches flexibel ist. Neben oder um dem Rohr ist gewöhnlich ein elektromechanischer Wandler 14 angeordnet. Der Wandler wird durch Signale von einer Signalquelle 16 her gesteuert. Der betreffende Wandler dient dazu, das Rohr 12 im Bereich einer Düse 18 in Schwingungen zu versetzen und/oder zusammenzudrücken. Dies führt dazu, daß ein Tintenstrahl 20 abgegeben wird, der eine kurze Strecke von der Austrittsstelle aus in Tröpfchen 22 zerfällt, die dabei mit einer durch die Schwingfrequenz bestimmten Frequenz bzw. Geschwindigkeit gebildet werden. In dem Bereich, in dem der Strom 20 in Tröpfchen zerfällt, ist ein Ladetunnel 24 vorgesehen. Dieser Ladetunnel ist durch einen leitenden Zylinder gebildet, an den Videosignale von einer Videosignalquelle 26 abgegeben werden. Die

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Videosignale bzw. Bildsignale erzeugen in dem Ladetunnel . ein Feld, so daß die in diesem Tunnel gebildeten. Tintentröpfchen eine Ladung annehmen, die durch die Amplitude des zu dem Zeitpunkt vorhandenen Bildsignals bzw. Videosignals bestimmt ist, zu dem das jeweilige Tintentröpfchen sich von dem Tintenstrahl 20 löst«

Auf der Austrittsseite des Ladetunnels sind gewöhnlich zwei Elektroden 28 angeordnet, die mit einer Vormagnetisierungsquelle 30 verbunden sind» Dadurch wird zwischen den Elektroden ein konstantes elektrisches Feld erzeugte Die Tintentröpfchen, die Ladungen entsprechend dem Videosignal tragen, treten in dieses Feld ein und werden um einen Betrag abgelenkt, der proportional der Amplitude der Ladung ist.. Auf diese Weise ist das Schreiben einer Nachricht auf einem Schreibmedium bzw. Schreibträger 32 ermöglicht, der mit einer gewissen . synchronen Geschwindigkeit an den Elektroden vorbeibewegt wird, Die Tröpfchen, die keine Videoladung tragen, werden von einem Rohr oder Trog 34 aufgefangen, der in sinnvoller Weise für das Auffangen dieser Tröpfchen auf einer Seite angeordnet ist» Dieses Rohr bzw. dieser Trog führt zu eine'm Äbfluftbehälter 36.. Das Papier 32 bewegt sich dabei in der Zeicheneiiene, wobei seine Bewegung zusammen mit der Tröpfchenablenkung für die Bildung von Uaehrichtenzeichen verwendet werden kann.

Wie zuvor ausgeführt, können Hachrichtenzeichen bzw. verständliche Zeichen nur dann gebildet werden, wenn die Tröpfchen in richtiger Weise aufgeladen sind. Dies ist nur mit einer richtigen Phasenbeziehuhg erreichbar. Anders ausgedrückt heißt dies, daß eine richtige Tröpfchenaufladung nur dann erreicht werden kann, wenn die Frequenz der Bildsignale und der

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Düsenschwinguiig oder des Antriebs in einer richtigen Beziehung zueinander stehen. Gemäß der Erfindung wird anders als bei bekannten Systemen die DUsensteuerfrequenz als Funktion der Bildsignalfrequenz, nachstehend mit F bezeichnet, und der Form derartiger Signale gewählt.

In Fig. 2 ist an Hand eines Signaldiagraaiis ein einziges Bild- bzw. Videosignal bzw. ein Videoimpuls dargestellt· Auf der Abszisse des betreifenden Diagramms ist die Zeit aufgetragen, und auf der Ordinate des betreffenden Diagramms ist die Amplitude oder der Pegel in Volt aufgetragen. Jedes Signal enthält ein Intervall T . währenddessen die Signalauplitude auf einem festgelegten, bestimmten Pegel ist· Dieser Pegel ist durch die Linie 40 bezeichnet,» Dem Intervall bzw. der Zeitspanne T_ geht eine Signalanstiegszeit UV, voran, und ferner folgt dem betreffenden Intervall eine Signalabfallzeit T^. Die sich aus T«+T zusammensetzende Videoperiode wird als T_y definiert, und die Gesamtsignalzeit wird als T_fa definiert. Die Anzahl an Bild- bzw. Videoperioden T pro Sekunde wird als Videofrequenz definiert und als F bezeichnet·

Gemäß der Erfindung wird die Düse bei einer B'requenz gesteuert, die nachstehend als Tröpfchenfrequenz F, bezeichnet wird, die etwas von der Videofrequenz F abweicht· Bezüglich dieser Frequenzdifferenz hat sich gezeigt, daö durch sie verhindert wird, daß das System in einen ungeeigneten Phasenzustand bzw. in einen "schlechten" Phasenzustand während langer Zeitspannen eingestellt wird. Bezüglich eines derartigen ungeeigneten Phasenzustands sei bemerkt, daß in dem Fall, daß sein Auftreten zugelassen wäre, dies zu einem unangenehmen Funktionieren der Anordnung führen würde. Es ist

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festgestellt worden, daß nicht mehr als ein Fehler bei benachbarten Videoimpulsen auftritt, wenn folgende Beziehungen erfüllt v.^rerden:

^Fd = ^F
^Fd =

F, in der Gleichung (2) ist größer als F . Die betreffende Größe stellt eine Tröpfchenperiode dar, die gleich T ist. Wird die folgende Beziehung eingehalten:

F_d x Τ_θ > 1 , ■ (3) -

so werden ein oder mehr Tröpfchen von dem Strom während der Zeitspanne T abgelöst, d.h. während des Intervalls des flachen Impulsdaches des Videoimpulses. Ist jedoch die Beziehung erfüllt:

^Fd ^{x T}e ^<
1> ⁽⁴⁾

so treten weniger Tröpfchen auf als Videoimpulse«,

Die Tröpfchenablösungen lassen sich als Abtastung-des Bild— bzw. Videozustands ansehen. Werden weniger Abtastungen vorgenommen als Impulse festzustellen sind, so dürfte einzusehen sein, daß einige Impulse nicht als abgelenkte Tröpfchen dargestellt werden. In dem Fall sind dann fehlende Stellen im Aufbau bzw. in der Darstellung eines Zeichens vorhanden. ¥erden mehr Proben entnommen als Videoimpulse vorhanden sindi so treten gesonderte Tröpfchen beim Aufbau bzw. bei der Darstellung eines Zeichens auf; es gehen jedoch keine benötigten Tröpfchen verloren. Angesichts dieser Betrachtungen ist festgelegt worden, daß nahe des Optimums liegende'Ergebnisse erzielt werden, wenn die

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Bedingung

F_d χ T_e « 1 . (5)

= F_v/(1-F_v - T_r) (2)

erfüllt ist.

Durch Einhalten dieser Bedingungen wird sichergestellt, daß eine Tröpfchenablösung während der Zeitspanne T₀ jedes Videoimpulses auftritt, während die Anzahl der gesonderten Tröpfchen auf einem Minimum gehalten wird.

In der Praxis ist F eine Funktion des Zeichengeneratorsystems und der erwünschten Zeichengeschwindigkeit bzw. -frequenz. Demgemäß liegt die Größe F_y generell fest. Auf der Basis der Form der Videoimpulse und F wird die Größe F gemäß den Gleichungen (2) und (5) bestimmt.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Tintentröpfchen Schreibsystems gezeigt, welches die Lehren der vorliegenden Erfindung umfaßt. In Fig. 3 sind Elemente, die bei der Anordnung nach Fig. 1 -vorgesehenen Elementen entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen versehen wie jene Elemente in Fig. 1. Gemäß der Erfindung ist eine Tröpfchenfrequenz-Signalquelle 40 vorgesehen, die mit einem Wandler 14 verbunden ist., Die Quelle 40 steuert den Wandler mit Signalen an, die mit der Tröpfchenfrequenz F, auftreten. Ist diese Signalfrequenz wie oben erläutert einmal gewählt, so bleibt sie konstant und wird solange nicht geändert, bis F oder die Videoimpulsform geändert wird.,

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Demgemäß ist ein verbessertes Tintentröpfchen-Schreibsystem bzw. eine verbesserte Tintentröpfchen-Schreibanordnung gezeigt und beschrieben. Die Verbesserung gegenüber bekannten Systemen bzw. Anordnungen wird durch die Einrichtungen und Verfahren zur Steuerung der relativen Frequenzen der Videosignale und der Düsenschwingung erzielt. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit einer unrichtigen Aufladung aufeinanderfolgender Tröpfchen auf einen minimalen Wert herabgesetzt. Grundsätzlich wird gemäß der Erfindung die als Tröpfchenfrequenz bezeichnete Düsensteuerfrequenz zu einer Funktion der Videosignalfrequenz und der Videosignalform gemacht.

vorgenommen Es sei bemerkt, daß verschiedene Modifikationen/und/oder Äquivalente für die dargestellten Anordnungen gesetzt werden können, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. So ist z.B. im Vorstehenden die Größe F, als eine Größe beschrieben worden, die eine Funktion von T ist. Dies ist auf der Annahme gegründet worden, daß die Anstiegszeit T größer ist als die Abfallzeit T_f, was für die meisten Videoimpulse typisch ist. Wenn jedoch mit Videoimpulsen gearbeitet würde, deren Abfallzeit langer ist als deren Anstiegszeit, sollte T~ in der Gleichung (2) für T gesetzt werden. Damit kann generell angegeben werden, daß F^ eine Funktion von F_y und der Anstiegs- oder Abfallzeit (je nachdem welche dieser Zeiten langer ist) ist. Ferner ist oben angegeben worden, daß es bevorzugt wird, F-, gemäß der Gleichung (2) zu wählen. Obwohl gesonderte Tröpfchen in einem derartigen Fall auftreten können, wird ein Schutz gegen jegliche Leerstellen in dem erzeugten Zeichen erreicht. Können eine oder mehrere Leer-

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stellen bzw. Lücken in den erzeugten Zeichen zugelassen werden, so dürfte ersichtlich sein, daß die Größe F^ gemäß der Gleichung (1) gewählt werden kanru Dies bedeutet, daß die Beziehung F_d = F_v/(1+F_y χ T_r) erfüllt ist.

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Claims

22E0Q89

Patentansprüche

Λ Tintentröpfchen-Schreibanordnung, bei der unter Druck -r stehende Tinte an eine Düse abgegeben wird, mit einem Wandler, der die Düse in Abhängigkeit von ihm zugeführten Steuersignalen in Schwingungen versetzt, wobei die Düse einen in einzelne Tintentröpfchen zerfallenden Tintenstrahl abgibt, und mit einem Ladetunnel, der in dem Bereich angeordnet ist, in welchem der Tintenstrahl in die Tintentröpfchen zerfällt, wobei der Ladetunnel in Abhängigkeit von Videosignalen die durch ihn hindurchtretenden Tintentröpfchen als Funktion der betreffenden Videosignale auflädt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Lade tunnel (24-) eine Bildsignalquelle (26) verbunden ist, die an den Ladetunnel (24) Videosignale mit einer ausgewählten ersten Frequenz abgibt, und daß eine Düsensteuereinrichtung (40) vorgesehen ist, die an den die Düse (18) in Schwingungen versetzenden Wandler (14) Steuersignale mit einer zweiten Frequenz abgibt, welche eine Funktion von der ersten Frequenz und der Form der Videosignale ist«,
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Frequenz höher ist als die erste Frequenz.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes Videosignals charakterisiert ist durch" ein erstes Zeitintervall, währenddessen der Signalpegel von einem Bezugspegel aus auf einen ausgewählten Pegel (40) ansteigt, durch ein zweites Intervall, welches auf das erste Zeitintervall folgt und währenddessen der ausgewählte Signalpegel (40) vorhanden ist, und durch ein drittes Zeitintervall, das auf das zweite Zeitintervall folgt und

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ORfQlNAL INSPECTED

währenddessen der Signalpegel von dem ausgewählten Pegel (40) auf den Bezugspegel absinkt, und daß das erste Zeitintervall und das dritte Zeitintervall als Anstiegszeit bzw. Abfallzeit des mit der zweiten Frequenz auftretenden Signals bestimmbar sind, dessen Frequenz eine Funktion zumindest der ersten Frequenz und der Anstiegszeit ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Beziehung F_d = F /(1-F T) erfüllt ist, wobei F_y und F_d die erste bzw. zweite Frequenz und T die Anstiegszeit bedeuten.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Frequenz (F.) höher ist als die erste Frequenz und daß das Produkt F, · T₀ nicht kleiner ist als 1, wobei

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T das zweite Zeitintervall bedeutet.
6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung F_d = F_v/(1-F_y · Τ_χ) erfüllt ist, worin F_y und F^ die erste bzw. zweite Frequenz bedeuten und worin T die längere Zeit der Anstiegszeit oder Abfallszeit bedeutet.
7· Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Frequenz (F_d) höher ist als die erste Frequenz und daß das Produkt F_d · T nicht kleiner ist als 1, worin T das zweite Zeitintervall bedeutet.
8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung F_d = F_y(i-F_y · Τ_χ) erfüllt ist, worin F_y und F^ die erste bzw. zweite Frequenz bedeuten und worin T„ die längere Zeitspanne der Anstiegszeit oder Abfallzeit bedeutet.

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