DE2532150C2

DE2532150C2 - Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit von Tintentropfen

Info

Publication number: DE2532150C2
Application number: DE2532150A
Authority: DE
Inventors: Lawrence Ossining N.Y. Kuhn; Robert A. New York N.Y. Myers; Keith Samuel Somers N.Y. Pennington; Bankim R. Croton-on-Hudson N.Y. Shah
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1984-03-01
Also published as: JPS5139077A; GB1473754A; JPS5949546B2; US3907429A; DE2532150A1; FR2281572B1; FR2281572A1

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des

w Anspruchs 1 angegebene Art einer Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit von Tintentropfen, die unter Druck aus einer mit einer bestimmten Frequenz schwingenden Düse ausgestoßen werden

Bei Tintenstrahldruckern wird ein Strom von Tinte unter Druck erzeugt und periodisch gestört, um einzelne Tropfen zu erzeugen, die auf einen Aufzeichnungsträger, beispielsweise ein bewegtes Papier auftreffen. Um einen Abdruck auf dem Papier durch die Tinte in Übereinstimmung mit dem gewünschten zu druckenden

ftf Muster zu erhalten, muß jeder Tropfen gegen die Aufzeichnungsfläche gerichtet oder so abgelenkt werden, daß er die genannte Fläche nicht erreicht

Für die Steuerung der Tintentropfen ist es bekannt, verschiedene Ablenkmittel zu verwenden, Beispielsweise werden bei dem elektrostatischen Tintenstrahldruck die Tropfen unterschiedlich aufgeladen und bestimmte Tropfen gar nicht geladen. Beim magnetischen Tintenstrahldruck werden bekannterweise die Tropfen nicht

geladen, sondern bestehen aus einem magnetischen Material, so daß ihre Ablenkung durch ein magnetisches Feld, das wahlweise auf die einzelnen Tropfen einwirkt, erzeugt wird. Da die Ablenkung der Tropfen beim elektrostatischen oder magnetischen Tintenstrahldruck bestimmt, ob der Tropfen auf die Aufzeichnungsfläche auftrifft und an welcher Stelle, muß die Ablenkung genau erfolgen. Da die Ablenkung des Tropfens ungefähr umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Geschwindigke^:t ist, ist es notwendig, für die Erzielung einer hohen Druckqualität die Geschwindigkeit der Tropfen im wesentlichen konstant zu halten.

Beim binären Tintenstrahldruck richtet jede Düse einer Düs.enreihe Tintentropfen auf eine bestimmte Stelle der Aufzeichnungsfläche. Der für C η Druck erforderliche Tropfen wird hierbei nkhl r' 'geladen. Wenn eine Stelle auf dem Aufzeichnungsträger keine Druckfarbe enthalten soll, wird der normalerweise auf diese Stelle auftreffende Tropfen at ^.laden und in eine Auffangrinne abgelenkt

Wenn eine Düsenreihe •,^r-'endet wird, ist es notwendig, daß die Geschwindigkeit der die einzelnen Düsen verlassenden Tintenströrne gleich ist Im anderen Falle wird das gewünschte Druckmuster nicht err'elt, da die Unterschiede in der Ankunftszeit der Tropfen eine Drucklinie erzeugen, die nicht gerade ist. Somit muß insbesondere beim binären Tintenstrahldruck die Geschwindigkeit der einzelnen Tintenströme gleichförmig und untereinander gleich groß sein, damit der Tropfen auf die gewünschte Stelle am Aufzeichnungsträger auftrifft.

Da die Geschwindigkeit beträchtlich variieren kann, wenn der Tropfen unterschiedlichen Zuständen, wie einem Wechsel der Umgebungstemperatur, ausgesetzt ist, ist es erwünscht, zu wissen, wann die Geschwindigkeit des Tropfens nicht mehr den gewünschten Wert aufweist, so daß eine Korrektur derselben schnell und automatisch vorgenommen werden kann. Beim elektrostatischen Tintenstrahldruck kann die Geschwindigkeit durch elektrostatische Induktion bestimmt werden. Die Temperatur xönnte abgefühlt werden, um die Geschwindigkeitsänderung festzustellen, wenn ein Tropfen nicht elektrostatisch geladen ist, wie beim magnetischen Tintenstrahldruck oder beim binären Tintenstrahldruck, jedoch die präziseste Bestimmung der Geschwindigkeit des Tropfens ist die direkte Messung.

So ist eine Einrichtung (DE-OS 23 46 558) bekannt, bei der die Geschwindigkeit von elektrisch geladenen Tintentröpfcheri mit Hilfe von zwei voneinander beabstandeten. entlang der Flugbahn angeordneten Fühlern ermittelt wird. Während des Messens der Tropfcngcschwändigkeit, di.5 zwischen dem Druck zweier Zeichen oder bei in der Ausgangsstellung befindlicher Düse stattfindet, passiert eine von der Düse ausgestoßene Anzahl von Testtropfen die Fühler. Der erste Fühler, der durch elektrostatische Induktion eine Spannung erzeugt, akuvieri eine Torschaltung, um einen nachgeschalteten Zähler in Gang /u setzen, während der zweite Fühler beim Passieren der resttropfen durch ein anderes Potential den Zähler wieder ausschaltet. Somit erzeugt der Zähler eine Anzahl von ZähJjmpulsen, die direkt proportional zur Zeit ist, weiche die Tropfen für das Passieren der Abstandsstrecke der beiden Fühler benötigen.

Es ist auch ein Tintenstrahldrucker (DE-OS 23 56 171) bekannt, bei dem zur informationsgesteuerten elektrischen Aufladung der Tintentröpfchen eine Zeitsteuerung vorgesehen ist, deren Eingangsimpulse von einer.

das Vorhandensein von Tintentropfchen an einer bestimmten Stelle feststellenden Lichtschranke stammen.

Es ist ferner bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin VoI. 14, No. 11, April 197Z S. 3544), zur Geschwindigkeitsbestimmung bewegter Maschinenteile eine Lochblende in Form von drei Masken, von denen eine bewegbar ist, vorzusehen.

Es ist die Aufgabe der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung, eine Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit von Tintentröpfchen so auszubilden, daß sie sowohl für elektrisch geladene als auch nicht geladene Tröpfchen einsetzbar ist und bei einfacher Ausbildung die Regelung nicht nur Testtropfengruppen sondern sätmliche erzeugte Tintentropfchen erfaßt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in den ι Figuren veranschaulichten Ausiührungsbeispielen beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 ein Schema einer Einrichtung zur Feststellung und Regelung der Geschwindigkeit von Tropfen eines . Flüssigkeitsstromes,

F i g. 2 ein Blockschaltbild für die Einrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 3 ein Schema eines anderen Ausführungsbeispieles für eine Einrichtung zur Feststellung und Regelung ι der Geschwindigkeit von Tropfen eines Flüssigkeitsstromes.

Der Tinteiiverteiler 10 erhält über die Zuführungsleitung 10' Tinte aus einem nicht gezeigten Reservoir. Im Tintenverteiler 10 steht die Tinte unter Druck, so daß . die Tinte aus den in der Düsenplatte 11' angeordneten Düsen 11 (eine gezeigt) in Form von Tintenströmen austritt

Per Tintenverteiler 10 wird durch geeignete Mittel, beispielsweise einen piezoelektrischen Übertrager 12 ι mit einer ausgewählten Frequenz in Schwingungen versetzt Dadurch wird jeder der Tintenströme in einzelne Tropfen 14 mit einem gewählten Teilungsabstand unterteilt

Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes und der

ι aus demselben gebildeten Tropfen 14 steht in Beziehung zum Druck der Tinte innerhalb des Tintenveneiiers iö und des Gebietes der Düse 11. Somit wird bei einer Geschwindigkeitszunahme die Geschwindigkeit des Titntenstromes in dem bestimmten Bereich der Düse 11 ■ zunehmen. Eine Abnahme des Druckes im Tintenverteiier 10 vermindert die Geschwindigkeit des Stromes innerhalb der Düse 11.

Durch Wahl der Frequenz, mit welcher der piezoelektrische Übertrager 12 den Tintenverteiler 10 in Schwingungen versetzt, kann iri Verbindung mit der Geschwindigkeit d^s Tintenstromes der Teilungsabsianu der Tropfen i4 gesteuert werden.

So ist.

V=Z₁H/

wobei

V die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes und der Tropfen 14,

/ι die Frequenz d&> piezoelektrischen Übertragers 12

und
w der Teilungsabs tand der Tropfen ist.

Es ist notwendig, die Geschwindigkeit des Stromes konstant zu halten, damit die Tropfen 14 den gleichen Teilungsabstand aufweisen. Die Tropfen 14 müssen im wesentlichen einen konstanten Teilungsabstand besitzen, für die Erzeugung einer hohen Druckqualität, da jeder der Tropfen 14 gesteuert werden muß für sein Auffreffen bzw. Nichtauf treffen auf dem Aufzeichnungsträgen Somit ist es für die Aufrechterhaltung des gewünschten Teilungsab.Mandes der Tropfen 14 notwendig, die GeschwiricI.gkeH des: FlüssigkeUsstromes und der Tropfen 14 zu regeln.

Wenn die Geschwindigkeit sich aus irgendeinem Grunde ändert dann ändert sich auch der Teilungsabstand. da die Frequenz des piezoelektrischen Übertragers 12 konstant bleibt. Somit ist es notwendig, die Geschwindigkeit zu koirigieren. um den Teilungsabstand der Tropfen 14 konstant zu halten.

Deshalb muß für die Konstanthaltung des Teilungsabstandes der Tropfen 14 die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes und der Tropfen 14 überwacht werden. Jegliche Änderung in der Geschwindigkeit erfordert eine Korrektur des Druckes im Tintenverteiier 10. um dadurch die Geschwindigkeit zu korrigieren. Um die Geschwindigkeit zu bestimmen, werden die Tropfen 14 in eine Bahn gerichtet die eine Lichtquelle mit der lichtemittierenden Diode 15 auf der einen und einem Gitter 16 auf der anderen Seite aufweist Das Gitter 16 besitzt im Teilungsabstand D zwei Öffnungen 17,18.

Der photoelektrische Detektor 19 ist hinter dem Gitter 16 angeordnet und stellt fest wann die lichtemittierende Diode 15 eingeschaltet ist. Wenn eine der Öffnungen 17, 18 durch einen der Tropfen 14 verdeckt ist ist die Ausgangsspannung des photoelektrischen Detektors 19 auf seiner Ausgangsleitung 20 geringer, als wenn beide Öffnungen 17, 18 nicht verdeckt sind.

Der Teilungsabstand D zwischen den Öffnungen 17, 18 ist geringer als der gewünschte Teilungsabstand w der Tropfen 14 Somit ist nur jeweils eine der Öffnungen 17, 18 /u einem Zeitpunkt durch einen der Tropfen 14 verdeckt

Die lichtemittierende Diode 15 wird mit einer gewählten I requen? f_: abgetastet die unterschiedlich ist. gegenüber der Frequenz / des piezoelektrischen Übertragers IZ Die lichtemittierende Diode 15 wird durch den Rechteckwellen-Modutator 21 gesteuert.

Da die Tropfen 14 sich entlang ihrer Bahn bewegen, bevor sie auf das Papier 22 auftreffen, das sich in der durch den Pfeil 23 gekennzeichneten Richtung bewegt wird die Öffnung *7 im Gitter 16 durch einen der Tropfen 14 verdeckt fn Abhängigkeit vom Verhältnis der Frequenzen f und Λ wird einer der anderen Tropfen 14 zu einem späteren Zeitpunkt die Öffnung 18 verderben, bei gleichzeitigem Vorhandensein eines Lichtbiltzes der Diode 15. Demzufolge ist eine scheinbare Seitenabweichung der Tropfen 14 vorhanden, so daß die Abweichgeschwindigkeit V_d gegeben ist durch

fi

wobei (df) die Frequenzdifferenz zwischen den Frequenzen A und /i ist

Da /i gleich der Lichiblitz. ^quenz der lichtemittierenden Diode 15 ist ist sie bek. nt und verändert sich nicht In ähnlicher Weise ist (df) bekannt und verändert sich nicht, da auch die Frequenz /) konstant ist Deshalb kann entsprechend der Gleichung (2) die Abweichgeschwindigkeit Vd sich nur verändern, wenn die Istgeschwindigkeit Vder Tropfen 14 sich verändert
Wenn die Geschwindigkeit der Tropfen 14 die gewünschte Größe aufweist, ist die Zeit zwischen dem Verdecken der Öffnungen 17,18 durch die Tropfen 14 eine bekannte Größe. Sollte sich die Geschwindigkeit der Tropfen 14 verändern, verändert sich die Zeit

zwischen dem Verdenken derÖflfnungen 17,18 wodurch angezeigt wird, daß die Tropfen 14 sich nicht mehr mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegen.

Immer dann, wenn eine der Öffnungen 17, 18 im Gitter 16 von dem Tropfen 14 verdeckt ist fällt das Ausgangssignal des photoelektnschen Detektors 19 auf seiner Ausgangsleitung 20 ab. Dadurch wird der logischen Schaltung 25 ein Signal zugeführt das anzeigt daß eine der Öffnungen 17,18 durch einen der Tropfen 14 zu einem Zeitpunk? verdeckt ist. an dem die lichtemittierende Diode 15 Licht aussendet. Wenn die andere der Öffnungen 17,18 im Gitter 16 verdeckt ist. sendet d 'lotoelektrische Detektor 19 eine geringere Spannung auf seine Ausgangsleitung 20. um diese Verdeckung der logischen Schaltung 25 anzuzeigen.

Wenn die logische Schaltung 25 bestimmt, daß die Zeit zwischen dem Verdecken der öffnungen 17, 18 nicht für die gewünschte Geschwindigkeit der Tropfen 14 zutrifft, *vird ein Korrektursignal über die Ausgangsleitung 26 dem Druckregler 27 zugeführt. Der letztere erhält das Signal, um den Druck der Tinte im Tintenverteiler 10 so einzustellen, da3 die Geschwindigkeit der Tropfen 14 auf der. gewünschten Wert herabgesetzt wird.
Die logische Schaltung 25 (Fig.2) enthält die Schwellwertschaltung 30, die Impulse des photoelektrischen Detektors 19 über die Ausgangsleitung 20 immer dann erhält wenn die lichtemittierende Diode 15 erregt ist- Immer dann, wenn keine der Öffnungen >7,18 durch einen Tropfen 14 verdeckt ist befindet sich der Ausgangsimpuls des photoelektrischen Detektors 19 auf seinem Spitzenwert Wenn jedoch eine der Öffnungen 17, 18 im Gitter 16 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 verdeckt ist wird von dem photoelektrischen Detektor 19 ein Signal von der Hälfte des Spitzenwertes auf der Ausgangsleitung 20 erzeugt da eine der Öffnungen 17,18 noch Licht zum photoeSektrischen Detektor 19 hindurchläßt

Die Schwellwertschaltung 30 erzeugt einen positiven Impuls auf ihrer Ausgangsleitung 31 immer dann, wenn ihr Schwellwert überschritten wird. Dies tritt ein, wenn von dem photoelektrischen Detektor 19 ein Spitztninipuls erzeugt wird, infolge der Nichtverdeckung einer der Öffnungen 17, 18 im Gitter 16 duich einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15.

Wenn jedoch beide Öffnungen 17,18 im Gitter 16 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 verdeckt sind, besitzt der halbe Spitzenimpuls des photoelektrischen Detektors 19 nicht die ausreichende Amplitude, um den Schwellwert der Schwellwertschalaing 30 zu überwinden. Dementsprechend erscheint auf der Ausgangsleitung 31 der Schwellwertschaltung 30 kein Impuls. Somit erzeugt die Schwellwertschaltung 30 einen Ausgangsirnpuls auf ihrer Ausgangsleitung 31 nur dann, wenn die Öffnungen 17,18 durch keinen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemiitierer.der Diode 15 verdeckt sind.

Die Ausgangsleitung 31 der Schwellwertschaltung 30 bildet den einen Eingang der bistabilen Kippschaltung

32. Ein geeignetes Beispiel für die bistabile Kippschaltung 32 bildet ein JK Flipflop, das auch eine NAND-Funktion aufweist. Den anderen Eingang der bistabilen Kippschaltung 32 bildet die Leitung 33, die einen positiven Impuls von dem Rechteckwellenmodulator 21 erhält» wenn die lichtemittierende Diode aktiviert ist.

Somit erhält die bistabile Kippschaltung 32 zwei positive ί der hohe Impulse zu einem Zeitpunkt, zu dem die lichtemittierende Diode aktiviert i« und keine der beiden öffnungen, \7, 18 im Gitter i6 durch einen der Tropfen 14 verdeckt ist. Daraus folgt, daß die bistabile Kippschaltung 32 einen niedrigen Ausgangsimpuls auf ihrer Ausgangsleitung 34 erzeugt. Die bislabile Kippschaltung Ϊ2 ändert ihren Zustand nicht, wenn die Eingangssignal an ihren beiden Eingängen nicht mehr erscheinen.

Wenn eine der öffnungen 17, 18 im Gitter 16 durch einen der Tropfen 14 verdeckt ist. so daß auf der Ausgangsleitung Jl der Schwellwertschaltung 30 ein niedriges Ausgangssignal oder O-Signal erscheint, gibt die bistabile Kippschaltung 32 ein positives oder hohes Ausgangssignal auf ihrer Ausgangsleitung 34 ab. Somu zeigt das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 34 der bistabilen Kippschaltung 32 an. daß eine der Öffnungen 17,18 durch einen Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 verdeckt ist

Die Ausgangsleitung 34 ist über die Leitung 35 mi« der bistabilen Kippschaltung 36 (D-Typ) verbunden. Die Ausgangsleitung 34 ist auch mit der Verzögerungsschaltung ?7 verbunden

Die Aktivierung der bistabilen Kippschaltung 36 durch einen positiven Ausgangsimpuls der bistabilen Kippschaltung 32 überträgt den Stand des Zählers 38 auf den arithmetischen Vergleicher 39. Der Zähler 38 erhält kontinuierlich Impulse von dem Taktgeber 40 über die Leitung 41. so daß der Zähler 38 die Anzahl der impulse des Taktgebers 40 zählt zwischen den Zeiten, in denen der Zähler 38 durch einen positiven Impuls, ausgesandt von der Verzögerungsschaliung 37 über die Leitung 42. rückgestellt wird Somit befähigt die Verzögerungsschaltung 37 die bistabile Kippschaltung 36. das Ausgangssignal des Zähfers 38 auf den arithmetischen Vergleicher 39 zu übertragen, bevor der Zähler 38 wieder auf 0 zurückgestellt ist.

Der Stand des Zählers 38 ist ein Maß für die Abweichgeschwindigkeit, da derselbe die Zeit zwischen dem Verdecktsein der Öffnungen 17. 18 im Gitter 16 zählt Der Stand des Zählers 38 wird durch den arithmetischen Vergleicher 39 mit dem Stand eines Speicherregisters, eines ROMs 43 verglichen. Der ROM 43 enthält den Wert für die Abweichgeschwindigkeit, wenn die Tropfen 14 die gewünschte Geschwindigkeit aufweisen.

Die Zeit zwischen einem Paar von Impulsen auf der Leitung 42 ist gegeben entweder durch

öffnung 18 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 darstellt, //, die Zeit zwischen dem Verdecktsein der Öffnung 18 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 und dem Verdecktsein der Öffnung 17 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 verkörpert und D₁ V₁/, und w die weiter oben definierten Werte darstellen.

Wenn D=0,9 w'ist, wobei w'der Teilungsabstand des Tropfens 14 darstellt, wenn der Tropfen 14 die gewünschte Geschwindigkeit einnimmt, dann ist entsprechend (3)

und aus Gleichung (4)

so daß t_b ungefähr gleich ist

Deshalb ist, wenn Cdie Frequenz des Taktgebers und N_a gleich ist der Anzahl der Zählungen während t_a

0,9 w' C

Wenn N₀ gleich ist der Anzahl der Zählungen während der Zeit t_b ist

_N 0,1 w' C

/„ =

w-D

(3)

(4)

60

wobei ta die Zeit zwischen dem Verdecktsein der Öffnung 17 durch einen der Tropfen 14 bei aktivierter lichtemittierender Diode 15 und dem Verdecktsein der

65 Demzufolge wird im Hinblick auf die große Differenz zwischen N, und N_b die Logik des arithmetischen Vergleichers 39 Zählungen des Zählers 38 übergehen, die ähnlich sind /V* und wird nur jene Zählungen verwenden, die N_a nahekommen, hinsichtlich des Vergleiches mit dem Wert in dem ROM 43.

Wenn der arithmetische Vergleicher 39 einen Wert erhält in der Nähe von N₃, wird der Wert aus dem ROM

43 in dem arithmetischen Vergleicher 39 verglichen und ein Ausgangssignal dem Digital-Analog-Konverter 44 zugeführt- Der Ausgang des Digital-Analog-Konverters

44 wird über die Ausgangsleitung 26 der logischen Schaltung 25 dem Druckregler 27 zugeführt, um den Dn-ck im Tintenverteiler 10 zu ändern. Der arithmetische Vergteteher 39 erzeugt ein Signal in Übereinstimmung mit dem Stand des Zählers 38, um den Druck in der richtigen Richtung zu verändern, d. h., wenn die Geschwindigkeit der Tropfen 14 abgenommen hat, ist der Druck zu erhöhen und im umgekehrten Fall zu erniedrigen.

Da der Teilungsabstand Z? gegen den Teilungsabstand w' der Tropfen 14 zunimmt, steht dem Zählen ein größerer Zeitabschnitt zur Verfugung. Dies ermöglicht die Messung sehr hoher Geschwindigkeiten des Flüssigkeitsstromes mit relativ niedriger Zählgeschwindigkeit Die Zählschaltungen können mit einer Geschwindigkeit von ungefähr Άοο der Frequenz^ mit welcher die Tropfen die öffnungen 17, 18 passieren, arbeiten.

Statt den arithmetischen Vergleicher 39 nur für die

9 10

durch N₁, erzeugte Zählung zu verwenden, kann das Da K=Z₁WaUS der Gleichung (1), ist

Verhältnis der Zählungen, die in Zeitabschnitten t» und

tb erzeugt werden, verwendet werden. Somit ist aus _t _ ^w' fi

Gleichung (4) " 2f(O

und ist

^l0 Da/, und/₂ ungefähr gleich sind, beträgt

und aus Gleichung (3) w/i W)

so daß

¹ η

15 und

(df) 2 w (df) '

Demzufolge würde, wenn D= 0,9 w" ist, das Verhältnis von N_a und N_b ungefähr9 sein, da wund »/ungefähr 20 Demzufolge könnte der arithmetische Vergleicher 39 gleich sind. Natürlich würde der arithmetische Verglei- Schaltungen enthalten für das Vergleichen einer jeden eher 39 Schaltungen enthalten, um das Verhältnis in der Zählung des Zählers 38 mit der vorhergegangenen richtigen Reihenfolge zu vergleichen. Zählung. Bei dieser Anordnung würde der ROM 43

Wenn der Teilungsabstand D zwischen den Öffnun- durch einen Speicher ersetzt werden, der die vorherge-

„„„ π ίο ι · t · . W . . . 25 hende Zählung speichert,

gen 17,18 gleich ist—,dann ,st _{Def arith}^_sche Vergleicher 39 würde Mittel

, enthalten für das Substrahieren einer jeden Zählung von

t_a = _ (7) der vorhergehenden Zählung, um das Ergebnis für die

2 ν_Λ Steuerung des Tintendruckes mittels des Druckregula-

30 tors 27 zu verweden. Tatsächlich würde die zweite

und Zählung verglichen werden mit der ersten Zählung.

Wenn die erste Zählung überschritten wird, erzeugt der arithmetische Vergleicher 39 ein Signal, um den Druck to·. in einer Richtung zu verändern. Dann wird die Zählung,

35 nachdem der Druck geändert wurde, mit der Zählung vor dieser Änderung verglichen. Wenn der Unterschied

mit tv gleich dem tatsächlichen Teilungsabstand der der Zählung zunimmt, wird ein umgekehrtes Ausgangs-Tropfen 14 und v/ mit dem gewünschten Teilungs- signal durch den arithmetischen Vergleiche 39 erzeugt, abstand, wenn die Geschwindigkeit V der Tropfen 14 um den Druck in der anderen Richtung zu verändern, gleich ist der gewünschten Geschwindigkeit. Wenn die 40 Wenn die Zählung abnimmt erzeugt der arithmetische Geschwindigkeit der Tropfen 14 gleich ist der Vergleicher 39 ein weiteres Ausgangssignal in der gewünschten Geschwindigkeit, dann sind t_a und t_b gleichen Richtung zu weiteren Verändfungen des gleich, da der Ersatz von w' gegen w ergibt Druckes in der gleichen Richtung.

In F i g. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt,

_t _ _t _ w¹ 43 nach dem die lichtemittierende Diode 15 mit dem

" ^b 2 V_d Oszillator 50 über den Phasenschieber 51 verbunden ist

Der Oszillator 50 erzeugt die gleiche Frequenz für den

Wenn jedoch die Geschwindigkeit V nicht die piezoelektrischen Übertrager 12 und die lichtemittiegewünschte Geschwindigkeit ist, wird w auch verändert, rende Diode 15.

so daß w nicht gleich ist W. Demzufolge sind t„ und t_b 50 In diesem Ausführungsbeispiel weisen die öffnungen nicht gleich, so daß die Zählung der Taktimpulse für 17, 18 im Gitter 16 einen Teilungsabstand von der jeden dieser Zeitabschnitte unterschiedlich sein würde. Größe des gewünschten Teilungsabstandes w' der Aus der Gleichung (2) ist Tropfen 14 auf. Somit ist D= w'.

Hinter der Öffnung 17 ist der photoelektrische

V=- V (&f) 55 Detektor 52 angeordnet und hinter der Öffnung 18 der

/₂ " photoelektrische Detektor 53. Somit besitzt bei diesem

Ausführungsbeispiel jede öffnung 17,18 einen separa-

Sornit ergibt der Austausch von V/m den Gleichun- ten photoelektrischen Detektor.

gen (J) und (8) und die Vernachlässigung des negativen Der photoelektrische Detektor 52 ist über die Leitung

Vorzeichens 60 54 mit der bistabileri Kippschaltung 55, die auch eine

NAND-Funktion aufweist verbunden während der

j ₌ ^w /2 photoelektrische Detektor 53 über die Leitung 56 mit

" 2F(d/) der bistabilen Kippschaltung 57 verbunden ist Der

= Ausgang der bistabilen Kippschaltung 55 ist mit dem

und 65 Zähler 58 verbunden, der dem Zähler 38 der Fig.2

^s entspricht und an dem der Taktgeber 59 angeschlossen

£. = ^wf* - ^J _ ist Der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 57, die

V (df) 2 V (df) ' auch eine NAND-funktion aufweist mit der bistabilen

Kippschaltung 60 (D-Typ) verbunden, die der bistabilen Kippschaltung 36 der F i g. 2 entspricht.

Wenn ein positiver Impuls am Ausgang der bistabilen Kippschalung 55 entsteht, wird der Zähler 58 zurückgestellt Wenn am Ausgang der bistabilen kippschaltung 57 ein Impuls auftritt, überträgt die bistabile Kippschaltung 60 den ZählerabstanJ des Zählers 58 auf den arithmetischen Vergleicher 61, an dem ein Speicherrsgister, beispielsweise der ROM 62 angeschlossen ist.

Der Ausgang des arithmetischen Vergleichers 61 ist über den DtgUat-Analog-Konverter 63 mit dem Druckregler 27 verbunden, der den Druck des Tintenstromes verändert, um dessen Geschwindigkeit zu verändern.

Der Oszillator 50, der die Düse in Schwingungen versetzt, erregt gleichzeitig über den Phasenschieber 51 die Diode 15 zwecks Lichtblitzerzeugung. Um einen von der Sollgeschwindigkeit abweichenden Tropfen durch Unterbrechung des Lichtblitzes mittels des das Loch 17 überwachenden Detektors 52 feststellen zu können, muß die Diode iü während zweier Schwingungen der Düse 11 viele Lichtblitze erzeugen können. Dies wird erreicht durch Beaufschlagung des Phasenschiebers 5J mit Impulsen des Taktgebers 59 mittels linearen Verschiebens in der Phase der Frequenz der lichtemittierenden Diode 15, relativ zum Oszillator 50 bei einer kontinuierlichen Phasenabtastung von 360°.

Wenn die Tropfen 14 eine geringfügig geringe Geschwindigkeit als die gewünschte Geschwindigkeit aufweisen, ist w. der tatsächliche Teilungsabstand länge de Tropfen 14, geringer als w' der gewünschte Teilungsabstand. Demzufolge wird einer der Tropfen 14 die Öffnung 17 verdecken und der vor diesem Tropfen sich bewegende Tropfen wird kurz darauf die Öffnung 18 verdecken. Dies erfolgt, weil der zv/eite der beiden Tropfen 14 sich zwischen den beiden Öffnungen 17, 18 befindet, da ihr Teilungsabstand geringer ist als der gewünschte Teilungsabstand der Tropfen.

Der photoelektrische Detektor 52 liefert seiner bistabilen Kippschaltung keinen Eingangsimpuls, wenn die lichtemittierende Diode 15 aktiviert ist und die Öffnung 17 verdeckt ist. Die bistabile Kippschaltung 55 erhält auch einen Eingangsimpuls über die Leitung 65 vom Oszillator 50.

In der gleichen Weise wie die bistabile Kippschaltung 32 wirkt, erzeugt die bistabile Kippschaltung 55 einen niedrigen Ausgangsimpuls auf ihrer Ausgangsleitung 66, wenn nicht der Eingangsimpuls auf der Leitung 54 niedrig ist bei einem hohen Eingangsimpuls auf der Leitung 65. Wenn dies eintritt, erscheint auf der Ausgangsleitung 66 der bistabilen Kippschaltung 55 ein positiver Impuls, um anzuzeigen, daß die öffnung 17 durch einen der Tropfen 14 verdeckt ist. Dieser positive Impuls setzt den Zähler 58 zurück, wodurch derselbe mit der Zählung der Impulse vom Taktgeber 59 beginnt

Wenn die öffnung 18 durch den Tropfen 14 verdeckt ist, der vor dem die öffnung 17 verdeckenden Tropfen 14 sich bewegt, überträgt der photoelektrische Detektor 53 kein Signal über die Leitung 56 zur bistabilen Kippschaltung 57, die über die Leitung 67 auch mit dem Oszillator 50 verbunden ist

Wenn deshalb der photoelektrische Detektor 53 kein Licht von der aktivierten lichtemittierenden Diode 15 erhält, ist das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 68 der bistabilen Kippschaltung 57 positiv, in der gleichen Weise, wie vorher für die bistabile Kippschaltung 55 beschrieben ist Wenn dieser positive Impuls auf der Ausgangsleitung 68 erscheint, überträgt die bistabil·* Kippschaltung 60 den Stand des Zählers 53 auf den arithmetischen Vergleicher 61. Dieser Zählerstand wird Verglichen mit dem Stand des nur auslesbaren Speichers

62. Da der Stand geringer sein wird als der für die gewünschte Geschwindigkeit erforderliche, verursacht das vorn arithmetischen Vergleicher 6i aus dem Digital-Analog-Konverter 63 zugeführte Signal ein Ausgangssignal des letzteren für die Steuerung des Druckregulators, um den Druck der Tinte zu steigern, wodurch deren Geschwindigkeit zunimmt.

Wenn der Teilungsabstand w der Tropfen 14 größer ist als der gewünschte Teilungsabstand w, wird einer der Tropfen 14 die Öffnung 17 verdecken. In der Nähe des Endes der 360°-Verschiebung der Phase der Frequenz der lichtemittierenden Diode 15. im Vergleich zu" Frequenz des Oszillators 50, der die Frequenz 'ür den piezoelektrischen Übertrager erzeugt, wird der gleiche Tropfen 14. der die Öffnung 17 verdeckt, die öffnung 18 ebenfalls verdecken. Dadurch wird der Zähler 58 zu zählen beginnen, wenn die Öffnung 17 durch den Tropfen 14 verdeckt ist und der Zählerstand wird dem arithmetischen Vergleicher 61 zugeführt, wenn der gleiche Tropfen 14 die öffnung 18 verdeckt.

Somit wird ein hoher Zählerstand erhalten. Dieser wird mit dem Stand des ROM 62 verglichen, dessen Ausganrrssignal dem Digital-Analog-Konverter 63 zugeführt wird, ein Ausgangssignal für die Reduzierung des Druckes des Druckregulators 27 erzeugt, so daß die Geschwindigkeit der Tropfen 14 vermindert wird.

Wenn der Teilungsabstand w der Tropfen 14 gleich ist dem gewünschten Teilungsabstand w'. werden beide Öffnungen 17, 18 gleichzeitig durch zwei Tropfen 14 verdeckt. Wenn dies geschieht, führt die bistabile Kippschaltung 60 dem arithmetischen Vergleicher 61 kein Ausgangssignal zu, da der Rückstellimpuls für den Zähler 58 von der bistabilen Kippschaltung 55 dem Zähler 58 nicht veranlassen würde, seine Zählung zu beginnen, jedoch der Impuls von der bistabilen Kippschaltung 57 zur gle-chen Zeit an der bistabilen Kippschaltung 60 ankommen würde, für die automatische Übertragung des O-Zählstandes auf dem arithmetischen Vergleicher 61. Somit würde das Nichtvorhandensein des Zählerstandes keine Veränderung des Ausgangssignales des DigitaI-Analog-Konverte>-s 63 ergeben, da die Tropfen 14 sich mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegen.

Wenn gewünscht, könnte eine geringfügige Verzögerung des von der bistabilen Kippschaltung 55 dem Zähler 58 zugeführten Signales erzeugt werden. Beispielsweise könnte diese Verzögerung im Bereich von Nanosekunden liegen, wenn die Zeit eines Impulses vom Oszillator 50 Millisekunden beträgt Diese geringfügige Verzögerung würde keinen großen Zäh- !erstand ergeben, der dem arithmetischen Ve_o..!cher zugeführt wird, da der Zähler 58 nicht für den Beginn seiner Zählung von Impulsen des Taktgebers 59 zurückgestellt werden würde, bis nachdem die bistabile Kippschaltung 60 durch die bistabile Kippschaltung 57 aktiviert wurde. Somit würde die bistabile Kippschaltung 60 den Zählerstand übertragen zum Beginn des nächsten Zyklus, so daß dies einen sehr großen Zählerstand ergeben würde. Wenn dies eintritt, würde der arithmetische Vergleicher 61 dieses im Vergleich zum Stand des ROM 62 sehr große Signal erkennen, das anzeigt, daß die Tropfen 14 sich mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegen und wodurch keine Änderung des Ausgangssignales für den Digital-Analog-kon-

verter 63 erzeugt werden wurde.

Diese geringfügige Verzögerung hat keinen Einfluß auf die Größe der Zählung, wenn die Geschwindigkeit der Tropfen 14 größer war oder geringer als die gewüsnchte. In diesen Fällen hat die geringfügig
Verzögerung von weniger als die Zeitperiode eines Impulses des Oszillators 50 keinen wesentlichen Einfluß auf die Größe der Zählung.

Statt die Öffnungen 17, 18. wie weiter oben beschrieben, mit einem Teilungsabstand von D= w anzuordnen, d. h. mit einem Abstand gleich dem Teilungsabstand der Tropfen, kann natürlich der Teilungsabstand D auch irgendein Integral des Teilungsabstandes w der Tropfen betragen. Es ist nur notwendig, daß beide Öffnungen 17.18 zur gleichen Zeit verdeckt i4

werden, um anzuzeigen, daß die Geschwindigkeit des Tropfens 14 gleich ist der gewünschten Geschwindigkeit. Stan wie weiter oben beschrieben, als einzige Lichtquelle die fichtemittierende Diode 15 vorzusehen,

können natürlich auch für jede der Öffnungen 17, 18 separate lichtemittierende Dioden verwendet werden. Außerdem kann auch eine andere lichtquelle, statt Bchtemittierender Dioden verwendet werden.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die

ίο Zählschaltungen im Vergleich mit der Geschwindigkeit der Tropfen relativ langsam arbeiten können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Geschwindigkeit der Tropfen unabhängig vom benutzten Typ des Tintenstranldruckens bestimmt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit von Tintentropfen, die unter Dn>ck aus einer mit einer bestimmten Frequenz schwingenden Düse ausgestoßen werden, mit zwei entlang der Flugbahn in einem bestimmten Abstand voneinander angeordneten Fühlern, deren Ausgangssignale einer Schallung mit einem Zähler zugeführt werden, der Taktimpulse einer vorgegebenen Frequenz zählt, die in der Zeit zwischen dem Vorbeiflug der Tropfen an beiden Fühlern auftreten, woraus ein Korrektursignal zur Regelung des Tintendnickes entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als eine Lichtschranke (15, 19) mit zwei Öffnungen (17, 18) in ihrer Lochblende (16) ausgebildet sind, daß die zwei Öffnungen (17, 18) in der Lochblende (16) einen gegenüber der Tropfenteilung kleineren Teilungsabstand aufweisen, daß die Lichtschranke '15,19) Lichtblitze erzeugt von einer gegenüber der Schwingungsfrequenz der Düse (11) unterschiedlichen Frequenz, und daß an den photoelektrischen Lichtblitzdetektor (19) der Lichtschranke (15, 19) eine logische Schaltung (25) angeschlossen ist die den Zähler (38) enthält, dem die Taktimpulse mit einer wesentlich niedrigeren Frequenz als die Schwingungsfrequenz der Düse (11) zugeführt werden zwischen den Zeitpunkten des Erkennens eines ersten Tropfens durch das eine Loch (17) der Blende (16) und des Erkennens eines zweiten Tropfens durch das andere Loch (18) der Blende (16), wobei die "logische Schaltung (25) entsprechend dem Zähle.stand .n Korrekiursignai einem Regler(27) für den Druck ler Tinte zuführt.

2. Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit von Tintentropfen, die unter Druck aus einer mit einer bestimmten Frequenz schwingenden Düse ausgestoßen werden, mit zwei entlang der Flugbahn in einem bestimmten Abstand voneinander angeord neten Fühlern, deren Ausgangssignale einer Schallung mit einem Zähler zugeführt werden, der Taktimpuise einer vorgegebenen Frequenz zählt, die in der Zeit zwischen dem Vorbeiflug der Tropfen an beiden Fühlern auftreten. Aoraus ein Korrcktursignal zur Regelung des Tintendruckes entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler als zwei Lichtschranken (15,52; 15,53) ausgebildet sind, die in einer den beiden Lichtschranken gemeinsamen Lochblende (16) zwei Öffnungen (17, 18) in einem Teilungsabstand aufweisen, der gleich ist der Tropfenteilung bei mit der Sollgeschwindigkeit fliegenden Tropfen, daß die Lichtschranken (15, 52; 15,53) zum Zwecke des Aussendens von Lichtblitzen an einen Phasens:hieber (51) angeschlossen sind, an rip«pn pinpm Fir gang Impulse einer Frequenz, die gleich ist der Schwingungsfrequenz der Düse (11), zugeführt werden, und dessen anderer Eingang an einen Taktgeber (59) angeschlossen ist der Taktimpulse mit einer wesentlich niedrigeren Frequenz als die Schwingungsfrequenz der Düse (11) erzeugt und mit dem Zähler (58) verbunden ist, dem durch eine logische Schaltung (55, 57) die Impulse des Taktgebers (59) zwischen den Zeitpunkten des Verdecktseins des in der Flugbahn gesehenen ersten Lochs (17) und zweiter, Loches (18) zugeführt werden und daß ein Ve leicher (6t) für den Vergleich der Zählerstände mit einem die Sollgeschwindigkeit darstellenden Wert vorgesehen ist, der entsprechend dem Vergleichsergebnis ein Korrektursignal einem Regler (27) für den Druck der Tinte zuführt

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählwert des Zählers (38) in einem Vergleicher (39) verglichen wird mit einem der richtigen Geschwindigkeit der Tintentröpfchen entsprechenden Sollwert.

ίο 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Löchern (17,18) der Lochblende (16) dem halben Sollabstand der Tmtentröpfchen (14) bei richtiger Fluggeschwindigkeit entspricht und somit die richtige Fluggeis schwindigkeit gleichen Werten für die Zeit (t„) zwischen dem Verdecktsein der ersten Öffnung (17) durch ein Tröpfchen und dem Verdecktsein der zweiten Öffnung (18) und für die Zeit (tt,) für die umgekehrte Reihenfolge des genannten Verderktseins entspricht

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Löcher (17,18) in der Lochblende (14) einen Teilungsabstand aufweisen, der ein Vielfaches der Teilung der Tropfen (14) ist

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die logische Schaltung (25) eine Schwellwertschaltung (30) enthält deren Eingang mit dem Ausgan? (20) des photoelektrischen Detektors (19) verbunden ist, und deren Ausgang

(31) mit dem einen Eingang einer bistabilen Kippschaltung (32) verbunden ist. deren anderer Eingang mit einem die Lichtimpulse aussendende Einrichtung (15) erregenden Rechteckwellenmoduiaiöf (2ί/ verbunden ist und deren Ausgang sowohl an den Zähler (38) als auch an eine dem Zähler nachgeschaltete bistabile Kippschaltung (36) angeschlossen ist. die beim Erhalt eines Ausgangsimpulses von der zuvor genannten bistabilen Kippschaltung (32) eine Übertragung des Standes des Zählers

■fii (38) auf den Vergleicher (39) zuläßt in dem der übertragene Wert mit einem von einem weiteren Speicher (43) ausgelesenen Wert verglichen wird, wobei dem Vergleichsergebnis »gleich« den nachgeschalteten Regler(27) kein Impuls zt-geführt wird.