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DE2434759A1 - INK DROP SENSOR - Google Patents

INK DROP SENSOR

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DE2434759A1
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DE
Germany
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sensor
sensing element
sensor according
charges
shield
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DE2434759A
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John Michael Carmichael
Donald Lee West
Robert Albin Williams
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Lexmark International Inc
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International Business Machines Corp
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Description

Die Erfindung geht von einer im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.The invention is based on one specified in the preamble of claim 1 Kind of out.

Es ist für eine Tintenstrahldruckeinrichtung (Deutsche Patentanmeldung P 23 61 237.5), welche Zeichen durch Ablenkung des Tintenstrahles in der Ebene einer Koordinate und durch eine Relativbewegung der Tintenstrahldüse und des zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers in der anderen Koordinate druckt, vorgeschlagen worden, bei einer genauen Einhaltung der richtigen Zeichen und Tropfenposition, was gleichbedeutend ist mit einer hohen Druckgualität, die Möglichkeit des visuellen Betrachtens der einzelnen Zeichen sofort nach ihren Druck zu verbessern, ohne jedoch hierdurch die zuvor gedruckten Zeichen abzudecken.It is for an inkjet printing device (German patent application P 23 61 237.5), which characters by deflecting the ink jet in the plane of a coordinate and by a relative movement of the inkjet nozzle and the recording medium to be printed in the other coordinate has been proposed, if the correct symbols and drop position are strictly adhered to, What is synonymous with a high print quality, the possibility of visually viewing the individual characters immediately to improve after their printing, but without thereby covering the previously printed characters.

Bei Tintenstrahldruckern mit einer extrem hohen Tropfenfrequenz in der Größenordnung von 100 kHz oder höher, wie beispielsweise bei der Einrichtung nach der an erster Stelle genannten Patentanmeldung ist es sehr wichtig, daß die einzelnen Tintentropfen überprüft werden, um zu bestimmen, ob ihre Geschwindigkeit, ihre An-For inkjet printers with an extremely high drop frequency in the order of 100 kHz or higher, as for example in the device according to the patent application mentioned in the first place It is very important that the individual ink drops are checked to determine whether their speed, their

509809/0713509809/0713

Ordnung auf dem Papier usw. korrekt ist. So ist bereits ein induktives Abfühlelement vorgeschlagen worden (Deutsche Patentanmeldung P 23 48 724.3) , welches die ordnungsgemäße Aufladung der Tintentropfen überprüft, ohne daß die Tintentröpfchen an einer Elektrode oder ähnlichem niedergeschlagen werden müssen.Order on paper etc. is correct. So is already an inductive one Sensing element has been proposed (German patent application P 23 48 724.3), which ensures the proper charging of the ink droplets checked without the ink droplets having to be deposited on an electrode or the like.

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

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Further features of the invention can be found in the subclaims.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieleη beschrieben.Details of the invention are described below with reference to exemplary embodiments illustrated in the figures.

Eszeigen:Show it:

Fig. 1 einen mit einer Feststellungsschaltung verbundenen Abfühler,Fig. 1 shows one connected to a detection circuit Sensor,

Fign. 2 und 3 Details dieses Abfühlers,Figs. 2 and 3 details of this sensor,

Fig. 4 einen als Sonde ausgebildeten Abfühler mit einer4 shows a sensor designed as a probe with a

äußeren·geerdeten Abschirmung undexternal · earthed shield and

Fign. 5a und 5b einen als Planarabfühler ausgebildeten Abfühler.Figs. 5a and 5b a sensor designed as a planar sensor.

In den Fign. 1 bis 4 sind für das berührungslose Abfühlen der Ladung eines Tintenstromes für schnelle Ladungssynchronisation, Abfühler und Feststellungsschaltkreise dargestellt.In FIGS. 1 to 4 are for the contactless sensing of the charge of an ink stream for fast charge synchronization, sensor and detection circuitry shown.

Die in Fig. l gezeigte Schaltung erlaubt den Gebrauch eines berührungslosen Abfühlers, der detaillierter in den Fign. 2 und 3The circuit shown in Fig. 1 allows the use of a non-contact Sensor, which is shown in more detail in FIGS. 2 and 3

le 973 006 5 0 9 8 0 9/0713le 973 006 5 0 9 8 0 9/0713

dargestellt ist. Dieser Abfühler fühlt die Ladung weniger Tropfen oder eines einzigen Tintentropfens ab. Der Tintenstrom 1 besteht aus einer Vielzahl von Tropfen und bewegt sich ausgehend von einer Düse von links nach rechts. Der Tintenstrom passiert die Ladeelektrode 2, die jeden Tintentropfen in Übereinstimmung mit Signalen eine bestimmte Ladung verleiht. Direkt unterhalb der Ladeelektrode 2, befindet sich der Abfühler 3, der den Mittelleiter 3a, die innere Abschirmung 3b und die äußere geerdete Abschirmung 3c aufweist. Die unterschiedlich aufgeladenen Tintentropfen gelangen hierauf zwischen ein Paar Ablenkplatten 5, wo sie in bekannter Weise entsprechend ihrer Ladung abgelenkt werden. Die für den Druck erforderlichen Tintentropfen schlagen auf das Papier 6 auf, und die nicht erforderlichen gelangen in die Tintenauffangblende 8. Der auf Feldeffekttransistoren basierende Operationsverstärker IO ist entsprechend den Fign. 1 und 4 mit dem Mittelleiter 3a und der inneren Abschirmung 3b des Abfühlers 3 verbunden und reduziert die Eingangskapazität der Schaltung bis auf Null. Der hochohmige Widerstand 16 liefert dem Operationsverstärker einen Vorspannungsstrom. Daraus ergibt sich die Fähigkeit, einen Trop-is shown. This sensor senses the charge of a few drops or a single drop of ink. The ink stream 1 exists from a multitude of drops and moves from left to right starting from a nozzle. The stream of ink passes the charging electrode 2, which gives each ink drop a certain charge in accordance with signals. Directly below the charging electrode 2, is the sensor 3, the center conductor 3a, the inner shield 3b and the outer earthed shield 3c. The differently charged ink drops then arrive between a pair of deflector plates 5, where they are known Way to be diverted according to their charge. The ink drops required for printing hit the paper 6 on, and the unnecessary go into the ink collecting aperture 8. The operational amplifier based on field effect transistors IO is according to FIGS. 1 and 4 connected to the center conductor 3a and the inner shield 3b of the sensor 3 and reduces the input capacitance of the circuit to zero. Of the high resistance 16 provides the operational amplifier with a Bias current. This results in the ability to

-14 fen geladener Tinte abzufühlen, die geringer ist als 3x10 C bei einer Frequenz geringer als 2500 Proben/Sekunde. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 ist wechselstrommäßig an einem anderen Verstärker 11 angekoppelt und hierauf mit der Schwellwertschaltung 12 verbunden, die ein Signal auf der Leitung 13 erzeugt. Dieses Signal wird verschiedenen Schaltungen zugeführt, um die Synchronisation im Tintenstrahldrucker zu steuern.-14 fen of charged ink that is less than 3x10C at a frequency less than 2500 samples / second. The output of the operational amplifier 10 is alternating current to another The amplifier 11 is coupled and then connected to the threshold value circuit 12, which generates a signal on the line 13. This Signal is fed to various circuits to control synchronization in the inkjet printer.

Wie in den Fign. 2 und 3 gezeigt, sind der Mittelleiter 3a und die innere Abschirmung 3b durch die äußere Abschirmung 3c geschützt, die an Erde angeschlossen ist, um Störspitzen des Abfühlers zu vermindern. Zusätzlich zur äußeren Abschirmung, wird die Schwellwertschaltung zeitlich über die Leitung 15 abgetastet, um die Wirkung irgendwelcher Störgrößenspitzen zu mindern. Diese Abtastzeit isoliert die Hauptstörgröße, welche die LadeelektrodeAs in FIGS. 2 and 3, the center conductor 3a and the inner shield 3b are protected by the outer shield 3c, which is connected to earth in order to reduce spikes from the sensor. In addition to the outer shield, the threshold value circuit is sampled over time via the line 15 in order to reduce the effect of any disturbance variable peaks. These Sampling time isolates the main disturbance affecting the charging electrode

le 973 006 5 0 9 8 0 9/0713le 973 006 5 0 9 8 0 9/0713

ist, und die Abfühlzeit des Ladungsabfühlers während welcher die geladenen Tintentropfen den Abfühler passieren.and the sensing time of the charge sensor during which the charged ink droplets pass the sensor.

Fig. 3 zeigt einen geschichteten Abfühler mit seinen Einzelheiten. Die Schichten des Abfühlers bilden abwechselnd Folien aus Kupfer und Kunststoff.Figure 3 shows a layered sensor in detail. The layers of the sensor form alternating foils made of copper and plastic.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 4, weist das zylindrische Glied 3 mit seinen zylindrischen Elementen 3a, 3b und 3c auf, die Funktionen dienen ähnlich denen der zuvor beschriebenen. Diese Aus,-führungsform zeichnet sich durch ihre Sondenartigkeit aus.The embodiment according to FIG. 4 has the cylindrical member 3 with its cylindrical elements 3a, 3b and 3c, the functions serve similar to those previously described. This form of execution is characterized by its probe-like nature.

Die Schaltung nach Fig. 1 und die Abfühlerausführungsformen der Fign. 2, 3 oder 4, sind verwendbar, um die auf den einzelnen Tintentropfen befindliche Ladung festzustellen, wobei angezeigt wird, wenn die Ladezeit der Ladeelektrode mit der Tropfenbildung synchronisiert ist.The circuit of FIG. 1 and the sensor embodiments of FIG Figs. 2, 3, or 4 can be used to determine the charge on each ink drop, with indicated when the charging time of the charging electrode is synchronized with the drop formation.

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

Durch Anordnung von zwei Abfühlern entlang der Tintenstrombewegungsbahn und von derselben entfernt, kann durch Messen der Zeit, die ein Tintentropfen benötigt, um die bekannte Entfernung zurückzulegen, dessen Geschwindigkeit festgestellt werden ( ν = * Menrere °äer ein einziger geladener Tintentropfen können verwendet werden, jedoch mit etwas geringerer Auflösung.By placing two sensors along and away from the ink flow trajectory, by measuring the time it takes for an ink drop to travel the known distance, its speed can be determined (ν = * Menrere ° äe r a single charged ink drop can be used, but with a slightly lower resolution.

Werden ein oder mehrere Abfühler an einer Stelle angeordnet, die ein oder mehrere Tintentropfen passieren müssen/ wenn dieselben richtig geladen und abgelenkt sind, kann die Ablenkung gemessen werden. Wenn die richtige Ablenkung nicht gemessen wurde, müssen die verschiedenen Parameter des Tintenstrahlsystems in den Regelkreis eingegeben werden, in dem die Abftihler sich befinden.If one or more Abfühler disposed at a location that must pass through one or more ink drops / are the same when properly loaded and deflected, the deflection can be measured. If the correct deflection has not been measured, the various parameters of the inkjet system must be fed into the control loop in which the dispensers are located.

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Der nicht benutzte Tintenstrom kann soweit aufgeladen werden, um ihn in die Tintenabfangblende abzulenken, wobei die einzelnen Tropfen eine Ladung aufweisen, die groß genug ist, um von einem beruhrungslosen Abfühler und dessen Schaltkreis festgestellt werden zu können, wenn der Tintenstrom sich am Abfühler vorbeibewegt. Tritt am Abfühler kein Ausgangssignal auf, wird dadurch das Fehlen des Tintenstromes angezeigt.The unused ink stream can be charged enough to divert it into the ink-catching diaphragm, with the individual Drops have a charge large enough to be detected by a non-contact sensor and its circuitry when the ink stream moves past the sensor. If there is no output signal at the sensor, this becomes the Lack of ink flow indicated.

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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Abfühler für Tintentropfen, die aus der Düse eines Tintenstrahldruckers ausgestoßen, durch Ladeelektroden elektrisch geladen, und durch Ablenkelektroden gegen bestimmte Stellen des zu bedruckenden Papieres gerichtet werden, gekennzeichnet durch seine Anordnung in der Bewegungsbahn der Tintentropfen, durch einen geschichteten Aufbau aus Abfühlelement (3a), innerer Abschirmung (3b) und äußerer Abschirmung (3c), mit einer durch sämtliche Teile sich erstreckender öffnung für das Passieren der Tintentropfen, wobei beim genannten Passieren eine kapazitive Kopplung mit dem Abfühlelement (3a) entsteht und dadurch auf demselben Ladungen erzeugbar sind und durch eine zwischen das Abfühlelement (3a) und die innere Abschirmung (3b) geschaltete Schaltung zur Erzeugung von Signalen in Abhängigkeit von den festgestellten Ladungen.Detector for ink droplets emerging from the nozzle of an ink jet printer ejected, electrically charged by charging electrodes, and directed against specific locations by deflecting electrodes of the paper to be printed are directed, characterized by its arrangement in the movement path of the ink droplets, by a layered structure of sensing element (3a), inner shield (3b) and outer shield (3c), with an opening extending through all parts for the ink droplets to pass through, with a capacitive coupling with the sensing element (3a) occurs and thereby on the same charges can be generated and by a connected between the sensing element (3a) and the inner shield (3b) Circuit for generating signals as a function of the detected charges. Abfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Aufbau abwechselnd Schichten aus Kupfer und Kunststoff vorsieht, wobei die Kupferschichten als Abfühlelement (3a), innere Abschirmung (3b) und äußere Abschirmung (3c) dienen.Sensor according to Claim 1, characterized in that the layered structure consists of alternating layers of copper and Provides plastic, with the copper layers as a sensing element (3a), inner shield (3b) and outer shield (3c) are used. Abfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Aufbau ζγlinderformig (Fig. 4) ausgeführt ist und zwischen dem metallischen Abfühler (3a), der inneren Abschirmung (3b) und der äußeren Abschirmung (3c) Isolierschichten angeordnet sind und eine mit der Achse des Zylindersfluchtende, durch den gesamten Zylinder hindurchgehende öffnung vorhanden ist.Sensor according to claim 1, characterized in that the layered structure is ζγlinder-shaped (Fig. 4) and insulating layers between the metallic sensor (3a), the inner shield (3b) and the outer shield (3c) are arranged and one end that is aligned with the axis of the cylinder, there is an opening extending through the entire cylinder. Abfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung einen Feldeffekttransistorverstärker (10) enthält.Sensor according to Claim 1, characterized in that said circuit is a field effect transistor amplifier (10) contains. le 973 006 509809/0713le 973 006 509809/0713 5. Abfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe (3) relativ zur Ladeelektrode (2) einstellbar ist,
um die durch die Ladeelektrode (2) erzeugten Ladungen ausgeglichen zui inneren (3b) und äußeren Abschirmung (3c) zu machen, wodurch von der Ladeelektrode (2) erzeugte Ladungen löschbar sind gegenüber Ladungen, die von den einzelnen
Tintentropfen beim Passieren des Abfühlelementes (3a) erzeugt werden.5. Sensor according to claim 1, characterized in that the same (3) is adjustable relative to the charging electrode (2),
in order to make the charges generated by the charging electrode (2) balanced to the inner (3b) and outer shielding (3c), whereby the charges generated by the charging electrode (2) can be erased from the charges generated by the individual
Ink droplets are generated when passing the sensing element (3a). 6. Abfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltung stroboskopisch wirkende Elemente enthält für die Zeitfeststellung der durch die Ladeelektrode (2) induzierten Ladungen, um die im Abfühler (3) induzierten Störgrößen zu reduzieren.6. Sensor according to claim 1, characterized in that the
The circuit contains stroboscopic elements for determining the time of the charges induced by the charging electrode (2) in order to reduce the disturbance variables induced in the sensor (3). le 973 ooQ 509809/07 13le 973 ooQ 509809/07 13
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