DE2806360B2 - Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunktes der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Art einer Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunktes der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahldrucker mit mindestens einer quer zur Zeilenrichtung verlaufenden Reihe von Düsen.

Die Erfindung ist insbesondere für Tintenstrahldrukker gedacht, bei denen eine größere Druckgeschwindigkeit dadurch erreicht wird, daß die Verschiebung zwischen Aufzeichnungsträger und Druckwerk mit variabler, z. B. nichtlinearer Geschwindigkeit erfolgt, und wobei elektronische Schaltkreise für die Korrektur der Flugbahnen der Tintentropfen vorgesehc η sind, so daß diese in den vorgesehenen Positionen auf dem Papier auftreffen. Die Erfindung kann auch für andere Vorrichtungen mit veränderlicher Geschwindigkeit m benutzt werden, bei denen es auf die Korrektur einer ähnlichen Operation ankommt.

Die Technik der Tintenstrahldrucker hat heute ein Niveau erreicht, bei welchem unter genau kontrollierten Bedingungen ausgezeichnete Druckergebnisse erzielbar sind. Die Entwicklung tendiert daher zur Beibehaltung der hohen Druckqualität bei gleichzeitiger Vergrößerung der Druckgeschwindigkeit.

Aufschlagdrjcker für fliegenden Druck gibt es für sehr große Geschwindigkeiten, doch kann die Druckqualität in den meisten Fällen nicht besser als »leicht lesbar« klassifiziert werden.

Man ist heute nicht mehr weit entfernt von Druckwerken für großes Druckvolumen hoher Qualität, wobei sich die Aufmerksamkeit besonders auf die v-, relative Verschiebung des Aufzeichnungsträgers konzentriert, der von einem das Druckwerk tragenden Träger traversiürt wird.

Bei konventionellen Tintenstrahldruckern, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, sind die beweglichen Teile des Trägers einer großen Belastung ausgesetzt, welche zu unerwünschten Änderungen der Relativgeschwindigkeit des über den Aufzeichnungsträger hin- und herlaufenden Tintenstrahl-Druckwerks führen. In den USA-Patentschriften 31 81 403,35 39 895,36 57 627 und 39 40 675 sind Werkzeugmaschinensteuerungen beschrieben, in denen mittels elektronischer digitaler Schaltkreise, die Impulsgeneratoren, digitale Register und Vergleicherschaltungen aufweisen, die relativen Bewegungen eines oder zweier Maschinenelemente e>o verfolgt werden und die Bewegungsgeschwindigkeit des einen derart gesteuert wird, daß es zur vorbestimmten Zeit an einem vorbestimmten Ort eintrifft. Die Berechnung der Vorgabezeit und die Interpolation der laufenden Position finden sich nicht in diesen Patent- b5 Schriften.

Die USA-Patentschrift 39 12 913 bezieht sich auf eine Rechnersteuerung, worin eine angestrebte Bedingung durch eine digitale Zahl repräsentiert ist. Es wird eine digitale Eingangsgröße erzeugt, d^;e eine Änderung repräsentiert, die innerhalb einer durch die Programmierung vorbestimmten Zeit auszuführen ist. Die Änderung wird von der ersten Digitalzahl subtrahiert und die Differenz mit der Zahl verglichen, die der laufenden Bedingung entspricht, woraus eine Steuergröße abgeleitet wird. Die Interpolation der Flankensteilheit, die der Digitalzahl entspricht, welche die vorgegebene Änderung repräsentiert, ist für den Fachmann nicht schwierig; aber die Berechnung der Vorgabezeit fehlt definitionsgemäß in dieser Patentschrift.

Die USA-Patentschrift 39 38 163 betrifft die Ablenkung von Tintentropfen, die auf einen Aufzeichnungsträger gerichtet sind, und gibt die Korrektur des Schräglaufes in vertikaler Richtung an, der durch die Horizontalverschiebung des Trägers während der vertikalen Auslenkung des Tintenstrahls über eine Vielzahl von Tropfen position en auftritt. Dieses Schräglaufen wird durch einen zusätzlichen Satz von elektrostatischen Ablenkplatten erreicht, die unter einem geeigneten Winkel angeordnet sind. Eine schrittweise Korrektur wird nicht angestreb* und die Vorgabezeit spielt in diesem Zusammenhing keine Rolle.

Die US-Patentschrift 38 98 671 betrifft einer: konventionellen Drucker mit konstanter Geschwindigkeit ohne Kompensation für die Änderungen der Trägergeschwindigkeit, obwohl eine Kompensationsschaltung vorgesehen ist, die sicherstellt, daß zur Druckzeit keine unbeabsichtigte Änderung der Trägergeschwindigkeit auftreten kann.

Die US-Patentschrift 39 11 818 (= DE-OS 24 39 123) kommt wohl der Erfindung am nächsten und bezieht sich auf einen rechnergesteuerten Tintenstrahldrucker für die Ausrichtung eines lose, z. B. von Hand, eingelegten Papierblattes auf eine vorbestimmte Position oder innerhalb eines vorgegebenen Randes bezüglich dieser Position. Außerdem wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Papiers eine bestimmte Anzahl von Positionsimpulsen erzeugt, die ein Zähler zählt. Ein Zähler erzeugt Zeitabschnitte (12,5 Millisekunden), nach denen der zuerst genannte Zähler gestoppt wird, so daß sein Zählergebnis proportional zur Geschwindigkeit des Papiers ist. Dieses Zählerergebnis wird auf einen dritten Zähler umgeladen, was eine Voreinstellung dieses Zählers darstellt. Bei Erreichung eines Zählerstandes durch die Positionsimpulse, der dem voreingestellten Wert entspricht, wird ein Signal erzeugt, d?,s den Abbau eines weiteren vom Computer gesetzten Zählers steuert, wodurch der Aufladezeitpunkt korrigiert wird. Die Zeit zwischen zwei Positionsimpulsen ist kürzer als die Zeit, in der sich die Geschwindigkeit des vorbewegten Papiers ändern kann. Die Korrektur ist somit abgestellt auf einen Zeittakt, wobei durch die Rückstellung des die Positionsimpulse zählenden Zählers ein korrekturfreier Zeitraum entsteht, welcher der erreichbaren Druckqualität gewisse Grenzen setzt.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, den bei Tintenstrahldruckern mit variabler Relativgeschwindigkeit zwischen Druckwerk und Aufzeijhnungsträger infolge von Abhängigkeit der Flugbahn der Tintentropfen von der Lateralgeschwindigkeit der Düse sich ergebenden, ungleichmäßigen Druck durch eine Schaltung zu verbessern, die eine Verfeinerung der Korrektur des Tröpfchenaufladezeitpunktes

von Aufzeichnungspunkt zu Aufzeichnungspunkt erreicht.

Die Erfindung unterscheidet sich von der Einrichtung nach der zuletzt beschriebenen USA-Patentschrift dadurch, daß die Korrektur des Tröpfchenaufladezeitpunktes nicht auf einem Zeittakt basiert, sondern der Aufladezeitpunkt für jede Druckposition korrigiert wird, und zwar aus dem gemessenen Wert der jeweils vorhergehenden Druckposition. Erfindungsgemäß wird der Träger des Tintenstrahl-Druckwerks in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeits-/Positions-Profil transportiert, welches für Beschleunigung und Verzögerung für die bewegten Teile eine zumutbare Belastung bei günstiger Arbeitsleistung ergibt. Für jede Position, an welcher ein Bildelement erzeugt werden soll, wird ein Positionsimpuls erzeugt, der zur Steuerung verwendet wird. Ferner wird zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Bildelement-Impulsen eine Interpolationsgröße erzeugt, die entweder analoge Form hat oder als eine vorgegebene Anzahl von Interpolationsimpulsen auftritt. Vorzugsweise werden Analoggrößen in digitale Impulse umgewandelt. Die Vorgabe wird in Form von Interpolationsimpulsen berechnet, und zu den Bildelement-Impulsen addiert, die der laufenden Positionszählung entsprechen. Eine Vergleichsschaltung vergleicht diese Zählung mit dem Zählwert für die Druckposition des nächsten Bildelements, und wenn Übereinstimmung herrscht, wird durch den Tintenstrahldrucker ein Bildpunkt gedruckt.

Erfindungsgemäß ist ein Positionscodierer vorgesehen, der elektrische Signale erzeugt, oder wenigstens einen Signalübergang für jede Bildelementposition entlang einer Druckzeile, an welcher Tintentropfen als Punkte abgesetzt werden sollen (oder an weicher Tintentropfen so abgelenkt werden sollen, daß sie Leerstellen, d. h. das Gegenteil von Bildpunkten), erzeugt. Die Positionssignale, oder ihre Übergänge, werden als Adressen für die Bildelementpositionen benutzt und ferner als Triggerimpulse für die Erzeugung von Interpolationsübergängen zwischen den Positionsimpulsen und basierend auf der Zeit des Auftreten? des letzten Positionsübergangs. Diese Interpolationsübergänge haben gegenseitige Abstände, die im wesentlichen von der gleichen Größenordnung sind, wie der nominale Fehler, der von der Geschwindigkeitsänderung des entlang der Druckzeile fortschreitenden Druckwerkträgers herrührt

Wenn die übrigen Parameter innerhalb der gewünschten oder durch die Auslegung der Maschine geforderten Toleranzen gehalten werden, wird die Änderung der Bildelement-Positionierung auf einen entsprechenden Toleranzbereich reduziert, in dem die Tintentropfen für den Abdruck der Daten an der gewünschten Position aufgrund der algebraischen Summe der Position des Trägers und der Vorgabe gewählt werden, woraus sich die Adresse der gewünschten Druckposition ergibt Die Adresse der Druckposition wird mit der Geschwindigkeit erzeugt, die der Träger an einer gegebenen Bildelementposition einnimmt und auf die nächste Bildelementposition projiziert, die von der gewünschten Bildelementdruckposition um die berechnete Vorgabe entfernt ist

Die Adresse der gewünschten Bildelement-Position wird unter Steuerung des Prozessors in ein Register eingegeben, die berechnete Position wird ebenfalls unter Steuerung des Prozessors in ein zweites Register eingegeben und die Inhalte der Register in einem Vergleicher verglichen. Der Inhalt des zweiten Registers wird jeweils nachgeführt, wenn der Träger eine Druckposition passiert. Wenn die Inhalte der beiden Register identisch sind, setzt das Druckwerk einen Tropfen auf dem Aufzeichnungsträger ab oder dieser wird in eine Auffangvorrichtung abgelenkt.

Es kann vorteilhaft sein, in beiden Bewegungsrichtungen des Trägers relativ zum Aufzeichnungsträger, zu drucken. In einer Schaltung, die die Trägerrichtung abtastet, wird ein bistatischer Signalpegel erzeugt, der

ι» dem Rechenwerk zugeführt wird, um die Vorgabe zur Positionsadresse zu addieren oder davon zu subtrahieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Geschwindigkeitsdiagramm eines konventionellen Druckers,

F i g. 2 und 3 Geschwindigkeitsdiagramme von Ausführungsbeispielen der Erfindung,

F i g. 4 bis 8 Funktionsdiagramme der elektronischen Schaltkreise gemäß der Erfindung für die Berechnung der Vorgabe und für die Steuerung des Tintenstrahl-Druckwerks.
In einem Gehäuse ist ein Papierträger angeordnet, welcher das Papier in longitudinaler Richtung jeweils um eine vorgewählte Anzahl von Bildpunkten transportiert. Für diesen Zweck wird vorzugsweise ein Schrittmotor eingesetzt. In dem Gehäuse ist ein Träger für ein Tintenstrahl-Druckwerk angeordnet, der lateral

jo über das Papier hin- und hergeführt wird. Offensichtlich kann auch das Tintenstrahl-Druckwerk ortsfest angeordnet sein und der Aufzeichnungsträger auf einem Papierwagen sowohl lateral als auch longitudinal transportiert werden, doch wird im bevorzugten

J5 Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß das Tintenstrahl-Druckwerk auf einem lateral verschiebbaren Träger angeordnet ist. Die laterale Transportgeschwindigkeit des Tintenstrahl-Druckwerks beträgt 254 cm/s, der Abstand seiner Düse vom Aufzeichnungsträger beträgt 1,27 cm. Die Tinte wird mit einer Geschwindigkeit von 1270 cm/s in einem kontinuierlichen Tropfenstrom aus der Düse herausgeschleudert. Das Drucken erfolgt durch selektives Ablenken der Tropfen vom Aufzeichnungsträger weg in eine Auffangvorrichtung sowie durch Absetzen der Tropfen auf dem Papier in Übereinstimmung mit der Zeicheninformation. Für jeden aufzuzeichnenden Bildpunkt wird die Zeit für vier Tropfen vorgesehen, wobei drei Tropfen abgedruckt werden und die Zeit für den vierten Tropfen für die Betätigung der Ablenkschaltung benutzt wird. Für andere Druckwerke oder andere Anwendungen können natürlich andere Zeiten gewählt werden. Normalerweise ergibt ein Tintenstrom von etwa 380 Tropfen pro cm die gewünschte Auflösung. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Auflösung 27,25 Bildpunkte pro cm. Der erwähnte Abstand und die genannte Geschwindigkeit ergeben einen Zeitabstand von 41,7 us zwischen den Tropfen, entsprechend einer Pulswiederholungsfrequenz von 12£ kHz. Das Druckwerk ist mit einem Positionscodierer ausgerüstet, der beispielsweise eine opto-elektrische Vorrichtung sein kann, welche eine Impulsfolge mit 95 Obergängen pro cm liefert, die den Positionen entspricht, an welchen die Tropfen abgesetzt werden sollen. Durch eine weitere Abtastvorrichtung wird die Transportrichtung des Trägers gegenüber dem Aufzeichnungsträger festgestellt
Anhand der F i g. 1 ist zum besseren Verständnis der

Druckzyklus eines konventionellen Tintenstrahldrukkers dargestellt, dessen Druckwerk je Zyklus einmal den Aufzeichnungsträger überquert. Bei ίο beginnt der Träger den Aufzeichnungsträger zu überqueren und wird beschleunigt bis zur Zeit t\, wo er seine volle Geschwindigkeit erreicht. Das Zeitintervall zwischen u und t2, als t_s bezeichnet, dient der Beruhigung des Systems, worauf in der Zeit zwischen h und h, d. h. während des Intervalls Tp, das Drucken bei konstanter Geschwindigkeit erfolgen kann, die normalerweise mit ι ο einigen Schwierigkeiten aufrechterhalten werden kann, was zur präzisen Plazierung des Abdrucks erforderlich ist. Gewöhnlich wird das Drucken kurz vor dem Ende des Bereichs der konstanten Geschwindigkeit zur Zeit h eingestellt, um linearen Betrieb zu gewährleisten. Zwischen U und ts wird der Träger verzögert, und fs wird seine Bewegungsrichtung umgekehrt für den folgenden Druckzyklus. Zur Zeit fe erfolgt dann die Beschleunigung in der entgegengesetzten Richtung. Die zur Umkehrung benötigte Zeit T_u entspricht also der Verzögerungszeit Td von U bis ts und einer folgenden Beschleunigungszeit T_a von k bis fc. Wie man sieht, ist die Umkehrzeit relativ lang, was die Druckgeschwindigkeit entsprechend herabsetzt.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, sowohl bei Druckern mit konstanter Trägergeschwindigkeit, wie auch bei solchen mit nichtkonstanter Geschwindigkeit, die Druckposition genau zu bestimmen. Drucker mit nichtkonstanter Geschwindigkeit sind auch wenigstens während Teilen des Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgangs eines Druckzyklus druckbereit, und bei Druckern mit konstanter Geschwindigkeit sind die Anforderungen an die strikte Einhaltung der Geschwindigkeitskonstanz sehr liberal, wodurch die besonders hohen Kosten, die mit der genauen Konstanthaltung verbunden sind, vermieden werden. Ein Druckpositiion-Taktgeber ist mit der elektronischen Schaltung verbunden, welche die tatsächliche Geschwindigkeit des Trägers am Ort des letzten Abdrucks feststellt sowie die Vorgabe, die für die optimale Positionierung am nächsten Druckort erforderlich ist.

F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung eines Geschwindigkeitsprofils für einen Druckzyklus eines Druckers mit nichtkonstanter Geschwindigkeit, mit welchem eine wesentlich größere Druckgeschwindigkeit möglich ist, als mit dem flacheren Profil gemäß Fig. 1. Die Kurve gemäß Fig.2 besteht im wesentlichen aus einer Beschleunigungsphase, die von der Zeit iio bis zur Zeit tu, reicht, die gefolgt ist von einer Verzögerungsphase von ί_]2 bis /14, und wobei die Druckzeit Γ_ρνοη f_n bis f_!3 reicht, bei einer relativ kurzen Umkehrzeit T₁₃, welche gleich ist der Summe von T_a von iiobis in und r_rfvon fubis ί_]4 für jeden Halbzyklus.

Vorzugsweise wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Geschwindigkeitsprofil gemäß Fig.3 benutzt Die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen von I₂₀ bis f_M bzw. f₂4 bis t₂s sind kurzer und verhältnismäßig konstant, die Phase konstanter Geschwindigkeit erstreckt sich von tn bis tu, wobei jedoch unbeabsichtigte Geschwindigkeitsänderangen, wie in jedem anderen Teil des Zyklus, relativ harmlos sind

Beispielsweise, doch nicht einschränkend, kann ein Schrittmotor verwendet werden, da seine Drehmoment-Charakteristik ihn für diese Anwendung besonders geeignet erscheinen läßt Das Drehmoment eines Schrittmotors fällt exponentiell mit der Geschwindigkeit, wie aus der Fig.3 hervorgeht Während der Beschleunigungsphase T_a und während der Druckphase T₁, ist die Geschwindigkeit in einem gegebenen Moment:

1= iy(l -c·-'/'),

worin vi die Endgeschwindigkeit, t die Zeit und r die Transportzeitkonstante bedeuten. Die Verzögerung des Schrittmotors ist angenähert linear, so daß während der Verzögerungsphase Ta

v= —at,

worin a die Beschleunigungskonstante ist.

Erfindungsgemäß wird die Transportzeitkonstante τ gleich der Verzögerungszeit Ta gemacht, um jede Tendenz für eine Diskontinuität bei der Geschwindigkeit Null zu eliminieren. Vorzugsweise wird die Umkehrzeit (T₃+Td) gleich der Fortschaltzeit des Aufzeichnungsträgers gemacht, wobei

TJT_d= 1,2.

Die während der Beschleunigung und Verzögerung zurückgelegten Strecken sind gleich, und bei konstanter Zeilenlänge kann die Druckzeit beginnen bei der Geschwindigkeit

r = 0,7 v_f ,

und wobei weder beim Beschleunigen noch beim Verzögern eine Wartezeit für das Einschwingen erforderlich ist. Es wird für den Fachmann leicht sein, die oben gemachten Ausführungen auf Zeilen unterschiedlicher Länge anzuwenden.

F i g. 4 zeigt ein Funktionsdiagramm der erfindungsgemäßen Schaltung zum Absetzen eines Tintentropfens zum Druck oder zum Ablenken des Tropfens in eine Auffangvorrichtung entsprechend der Zeicheninformation, für ein Druckwerk, das nicht notwendigerweise mit konstanter Geschwindigkeit über den Aufzeichnungsträger geführt wird. Die Schaltung ist zum Messen der Geschwindigkeit ausgelegt und zur Berechnung der Vorgabezeit für das Abgeben des Drucksignals an die Steuerkreise des Tintenstrahl-Druckwerks. Ein Positions-Kodierer 50 liefert an seinem Ausgang 52 eine Folge von Impulsen, die dem Passieren des Druckwerkträgers an aufeinanderfolgenden Druckpositionen entlang einer Druckzeile zugeordnet sind. Ein zweiter Codierer 54 liefert eine Impulsfolge, die der Trägerposition in Abhängigkeit von der Drehzahl und Drehrichtung des kontinuierlich umlaufenden Schrittmotors zugeordnet ist, welcher den Träger antreibt Diese Impulsfolge steht am Ausgang 56 zur Verfügung. Sie steuert in bekannter Weise den Schrittmotor. Der Kodierer 54 dient als Quelle von Impulsen mit einer Bandbreite (bis 24 Bildelemente), welche genügt die Vorgabezeit auf die Frequenz zu bringen, bei welcher die Phase zwischen den Übergängen auf welche das Auslösesignal basiert ist mit dem Ausgangssignal der noch zu beschreibenden Interpolationsschaltkreise verglichen werden kann. Ein Eingang eines Phasenvergleichers 58 ist mit dem Ausgang 52 des Positionskodierers 50 verbunden, während ein weiterer Eingang in einer Kaskadenschaltung an den Ausgang eines spannungsgesteuerten Rechteckwellengenerators 64 angeschlossen ist, so daß zusammen mit einer Verstärker- und Kompensationsschaltung 62 eine

phasenstabilisierte Schleife 60 gebildet ist. Die Schleife 60 arbeitet als Interpolationsschaltung und ist mit einem Analog-Phasenvergleicher 68 verbunden, der Teil einer weiteren phasenstabilisierten Schleife 70 ist, der eine zweite Verstärker- und Kompensationsschaltung 72, ein spannungsgesteuerter Rechteckwellengenerator 74 und ein Frequenzteiler 76 angehören. Die Richtungssignale werden an die Eingänge des Phasenvergleichers 68 angelegt. Die Schleife 60 wirkt als Analog-Tachometer und dient zur Steuerung der Phasenlage, bei welcher die Vorgabezeit-Schleife 70 mit dem Codierer 54 synchronisiert wird. In dieser Anordnung liefert der Codierer 54 an seinem Ausgang 56 Impulse, welche die Bewegungsrichtung des Trägers angeben sowie in Zeit und Phase über ein Bereich von 4π auftretende Impulsübergänge, wobei die Koinzidenz am Phasenvergleicher 68 die unkorrigierte Vorgabezeit ergibt. Die Analogspannung am Eingang des Rechteckwellengenerators 64 ist die Interpolation, die algebraisch zur Vorgabezeit addiert werden muß, um den Rechteckwellengenerator 74 zur richtigen Zeit anzustoßen, um die Tintentropfen-Ablenkung zu beeinflussen. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, eilt die Phase der Ausgangsimpulse de» Rechteckwellengenerators 74 am Ausgang 80 vor, und die Schleifenverstärkung wird nachgeregelt, so daß die Voreilung gerade mit der angestrebten Vorgabezeit übereinstimmt. Der Abstand der vom Codierer 54 erzeugten Impulse ist notwendigerweise ein Vielfaches η oder ein Teil Mn der Bildpunktabstände.

Eine ähnliche Anordnung ist in F i g. 5 dargestellt. Die Schleife 60 ist an einen Eingang eines Differentialverstärkers 82 angeschlossen. Ein Richtungsabtaster 84 dient dazu, entsprechend der Bewegungsrichtung des Trägers die Vorgabezeit zur laufenden Position zu addieren oder davon zu subtrahieren. Die beiden Ausgangssignale des Differentialverstärkers 82 werden einer angezapften Wicklung 86, 88 auf einem Magnetkern 90 zugeführt, der Teil einer elektromechanischen Anordnung ist, von welcher nur die wesentlichen Teile gezeigt sind. Die differentielle Erregung der Wicklung 86,88 lenkt einen ferromagnetischen Anker 92 aus einer Mittelstellung aus, in welcher der durch konventionelle Mittel, wie beispielsweise ein Paar leichter Federn (nicht gezeigt), gehalten wird. Der Anker 92 trägt eine Maske 94, welche eine öffnung 96 aufweist. Diese elektromechanische Anordnung ist auf einem Druckwerk-Träger montiert, der durch das gestrichelte Rechteck 100 angedeutet ist. Der Magnetkern 90 und die Wicklung 86, 88 sind bezüglich des Trägers 100 fest angeordnet, während der Anker 92 mit der Maske 94 in der Anordnung um ± 0,038 mm frei beweglich ist. Der Träger 100 wird durch einen kontinuierlich betriebenen Schrittmotor quer zur Papiervorschubrichtung angetrieben. Das Papier ist in einer konventionellen Papierführung gehalten, die nicht dargestellt ist Auf dem Maschinenrahmen ist eine Skala 110 angebracht, die mit auf dem Träger 100 angeordneten optischen Abtastmitteln zusammenarbeitet, die Teile des Positions-Codierers 50 sind. Die Hell-/Dunkel-Übergänge auf der Skala 110 sind genau eine Bildpunktposition voneinander entfernt, nämlich 0,21 mm. Ein opto-elektronischer Wandler, der durch ein Rechteck 88 angedeutet ist, erzeugt beim Abtasten der Skala 110 eine Pulsfolge, die an den Ausgangsklemmen 80 auftritt und wie vorher beschrieben zur Auslösung des Druckvorgangs dient Die Bewegung der Maske 94 läßt die Phase des Positions-Codierers voreilen, wie das bereits im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall war, und eine Nachregelung der Verstärkung führt zur Übereinstimmung zwischen dem Voreilen der Phase und der erforderlichen Vorgabezeit für die Ladung der Tintentropfen.

^r> F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung mit einem phasenstabilisierten Oszillator. Die Schleife 220 umfaßt einen Phasenvergleicher 222, eine Verstärker- und Kompensationsschaltung 224, einen spannungsgesteuerten Rechteckwellengenerator

ίο 226 und einen Frequenzteiler 228. Eine Folge von elektrischen Impulsen, welche die laufende Position des Trägers angeben, wird den Eingangsklemmen 230 des Phasenvergleichers 222 zugeführt. Der 2"-Frequenzteiler 228 ist Teil der Schleife 220 und erhöht deren

is Auflösung um den Faktor 2". Ein aufwärts und abwärts zählender Zähler 232 (M-Bit) dient zur Feststellung der absoluten Trägerposition bezüglich einer festen Referenz, wobei die Bewegungsrichtung des Trägers in Form einer Spannung an den Eingangsklemmen 234 anliegt, die die Zählrichtung aufwärts oder abwärts bestimmt. Das analoge Ausgangssignal der Schleife 220 läuft zu einem Analog/Digital-Wandler 236, der einen digitalen Vorgabewert erzeugt, welcher immer dann zu einem Q-Bit-Register 238 übertragen wird, wenn an den Klemmen 230 ein Impuls auftritt, der die neue Position des Trägers 100 bezüglich des Papiers angibt. Ein an den Rechteckwellengenerator 226 angeschlossener Zähler 240 (N-Bit) und der Zähler 232 liefern Trägerpositionsdaten an ein Rechenwerk 242, dem auch die Richtungsinformation zugeht, und der Vorgabewert vom Register 238 wird zur Positionsangabe addiert oder davon subtrahiert, je nach Ergebnis der Interpolation. Für das Drucken in nur einer Richtung wird das Ausgangssignal der Schleife 220 dem Rechenwerk 242

J5 direkt zugeführt, wobei auf den Zähler 240 verzichtet werden kann. Zwischen dem Rechenwerk 242 und den Ausgangsklemmen 280, an welchen der Auslöseimpuls für das Tintenstrahl-Druckwerk auftritt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Vergleicher 244 (M-Bit) angeordnet, der den Druckvorgang so lange sperrt, bis eine erste Druckposition auf Grund von Daten von der Zentraleinheit über den Eingang 248 in einen Zähler 246 geladen ist.

F i g. 7 ist ein Funktionsdiagramm einer Schaltung, die im Austausch für den soeben beschriebenen Analog/Digital-Wandler 236 und das Register 238 verwendet werden kann (obwohl nicht auf diese Verwendung beschränkt), was wegen der Kostspieligkeit des Analog/Digital-Wandlers erwünscht ist. Die in Fig.7 gezeigte Schaltung berechnet einen digitalen Geschwindigkeitswert direkt aus Zeitmessungen. Für eine Teilungsoperation wird ein iterativer Additions- (oder Subtraktions-)Prozeß benutzt. Die Schaltung umfaßt einen Akkumulator 260, der ein N-Bit-Addierwerk 262 und ein Summenregister 266 umfaßt welches mit einem Datenwähler 268 verbunden ist Der Akkumulator 260 hat eine Kapazität von 2"⁺¹ —2. Das Zeitintervall zwischen zwei Positionsimpulsen, die am Eingang 254' auftreten, wird mittels eines Rechteckwellengenerators 270 und eines Zählers 272 gemessen. Der Meßwert wird zwischenzeitlich in einem Register 274 gespeichert Die Pulsfolgefrequenz des Generators wird entsprechend der gewünschten Auflösung gewählt und sollte vorzugsweise quarzstabilisiert sein, um die erforderliche Frequenzkonstanz zu garantieren. Die Quarzfrequenz kann beispielsweise 5 MHz betragen.

Ein Schaltwerk 276, das an den Generator 270, an den Eingang 254' und an den Übertragausgang des

Addierwerks 262 angeschlossen ist, hat eine Ausgangsdatenleitung, welche an einen Addierzyklus-Zähler 278 angeschlossen ist sowie Steuerleitungen, die zum Summen-Register 266 und zu einem Zählerstand-Register 238' führen. Vom Inhalt des Akkumulators 260 wird eine konstante Distanz d abgezogen, indem das inverse der Zahl c/addiert wird.
Der Wert

y = 2^{n + 1} - d

(5)

wird dem Addierwerk 262 als ADDEND A zugeführt, während der vorher im Summenregister 266 gespeicherte Zeit-Meßwert Tals ADDEND B zugeführt wird. Am Ausgang des Addierwerks tritt dann die Summe /+ T auf, die vom Datenwähler 268 unter Steuerung durch das Schaltwerk 276 abgerufen und in das Summenregister 266 übertragen wird. Beim Laden des Registers 266 nimmt der ADDEND A den Wert y+ T an, und der Wert y+2T erscheint am Eingang des Registers 266. Jede Zuführung eines Vorgabeimpulses an das Summenregister 266 führt zu einem Addierzyklus, und nach m-\ solchen Addierzyklen läuft der Akkumulator 260 über. Daraus ergibt sich

y + mT = 2"

(6)

worin m der Wert der gesuchten Geschwindigkeit ist. Dieser Wert tritt am Ausgang des Addierzyklus-Zählers 278 auf und wird in das Zählerstand-Register 238' J" übertragen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 8 gezeigt, worin ein phasenstabilisierter Oszillator einen Phasendetektor 222, einen spannungsgesteuerten Rechteckwellengenerator 326 und einen Frequenzteiler r> 328 umfaßt. Für die in dieser Anwendung erforderliche Auflösung wurde ein Auflösungsfaktor von 8 benutzt. Um die Auflösung zu ändern, kann entweder der Frequenzteiler 328 geändert werden, oder es kann ein zusätzlicher Frequenzteiler 329 eingeschaltet werden, -to Die Schleife 320 wird zur Verfolgung der Position des Trägers benutzt. Beim Transport des Trägers entlang einer Druckzelle wird eine Folge von Positionsimpulsen erzeugt, die über den Eingang 330 und den Phasendetektor 322 in die Schleife 320 einlaufen. Dem Eingang 334 -r> wird eine die Bewegungsrichtung des Trägers charakterisierende Spannung zugeführt. Der Frequenzteiler 329 und ein 12-Bit-Zähler 336, der an den Rechteckwellengenerator 326 angeschlossen ist, dienen als Positionszähler, wobei der Frequenzteiler 329 als Interpolationsschaltung die Bildpunktauflösung zwischen den Druckpositionen in acht Teile teilt. Da das Drucken in beiden Richtungen erfolgt, wird die die Transportrichtung charakterisierende Spannung am Eingang 334 in den Frequenzteiler 329 und den Zähler 336 sowie in das Rechenwerk 342 eingespeist, wobei das Rechenwerk außerdem die Ausgangssignale vom Frequenzteiler 329 und vom Zähler 336 erhält.

Eine Schaltung 346 ermittelt die Vorgabezeit bezüglich der augenblicklichen Geschwindigkeit. Die Schaltung 346 umfaßt einen Generator 348, und einen Zähler 350, der an dem Generator 348 sowie an den Eingang 330 für die Positionssignale angeschlossen ist. Die Pulswiederholungsfrequenz des Generators 348 ist auf 5 MHz festgesetzt und vorzugsweise quarzstabilisiert. Der Zähler 350 zählt die zwischen den Positionssignalen am Eingang 330 auftretenden Impulse vom Generator 348, und diese Zählung wird in ein Register 352 übertragen, das in Kaskadenschaltung mit einem Adreßregister eines programmierbaren Festspeichers 354 angeordnet ist. Der Zählwert dient dabei als laufende Adresse für den Festspeicher. Dieser liefert die Vorgabezeit, welche an das Rechenwerk 342 übertragen wird.

Die Trägerposition, die durch die Ausgangssignale auf den »Grob«- und »Fein«-Ausgangsleitungen des Zählers 336 und des Frequenzteilers 329 repräsentiert wird sowie die Vorgabezeit, welche vom Festspeicher 354 geliefert wird, werden im Rechenwerk 342 algebraisch addiert und einem Vergleicher 356 zugeführt, an dessen Ausgangsleitung 380 ein reversierbarer Zähler 358 angeschlossen ist, dessen Zählrichtung durch das Richtungssignal am Eingang 334 gesteuert wird. Die Ausgangssignale des Zählers 358 laufen in den Vergleicher 356.

Das Rechenwerk 342 wird zwischen aufeinanderfolgenden Positicnsimpulsen achtmal nachgeführt. Die Vorgabezeit wird zwischen je zwei Posilionsimpulsen nachgeführt. Daher werden die Geschwindigkeit und die zugeordnete Vorgabezeit jeweils für die Position vor derjenigen Position berechnet, an welcher die laufende Aufzeichnung stattfindet.

Hilmzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunktes der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahldrucker mit mindestens einer quer zur Zeilenrichtung verlaufenden Reihe von Düsen, aus denen unter Druck Tintenströme ausgestoßen werden, die innerhalb von Ladeelektroden in einzelne Tröpfchen aufgelöst und wenn sie zu dem Druck nicht benötigt werden, elektrisch aufgeladen werden, und beim Passieren eines konstanten Ablenkfeldes in eine Tintenauffangblende abgelenkt werden, wobei die Düsen an einem in Zeilenrichtung hin- und herbewegten Wagen angeordnet sind, dessen ungleichförmige Geschwindigkeit durch einen Positionscodierer in eine Impulsfolge umgesetzt wird, gekennzeichnet durch eine erste mit dem Positionscodierer (50) verbundene phasenstabilisierte Schleife (60), mit einem mit seinem ersten Eingang an den Positionscodierer (50) angeschlossenen ersten Phasenvergleicher (58) und einem mit diesem in Reihe geschalteten ersten Rechteckwellengenerator (64), dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers (58) verbunden ist, durch eine zweite phasenstabilisierte Schleife (70), bestehend aus einem zweiten Phasenvergleicher (68), dessen erster Eingang an einen Motorcodierer (54) angeschlossen ist, einem an den Ausgang dieses Phasenvergleichers (68) angeschlossenen zweiten Rechteckwellengenerator (74) und einem an dessen Ausgang (80) angeschlossenen Frequenzteiler (76), dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des zweiten Phasenvergleichers (68) verbunden ist, und durch eine Verbindung vom Ausgang des ersten Phasenvergleichers (58) zu einem dritten Eingang des zweiten Phasenvergleichers (68), das ganze derart, daß bei Erhöhung der Trägergeschwindigkeit die Phase des Signals am Ausgang (80) des Generators (40) vorsilt, so daß in der zweiten Schleife (70) durch einen Verstärker (72) die Steuerspannung des Generators (74) erhöht wird, bis sich die erforderliche Vorgabezeit einstellt.

2. Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunkts der Tröpfchenaufladung in einem Tinten-Strahldrucker mit mindestens einer quer zur Zeilenrichtung verlaufenden Reihe von Düsen, aus denen unter Druck Tintenströme ausgestoßen werden, die innerhalb von Ladeelektioden in einzelne Tröpfchen aufgelöst und wenn sie zu dem Druck nicht benötigt werden, elektrisch aufgeladen werden, und beim Passieren eines konstanten Ablenkfeldes in eine Tintenauffangblende abgelenkt werden, wobei die Düsen an einem in Zeilenrichtung hin- und herbewegten Wagen angeordnet sind, dessen ungleichförmige Geschwindigkeit durch einen Positionscodierer in eine Impulsfolge umgesetzt wird, gekennzeichnet durch eine phasenstabilisierte Schleife (60) mit einem mit seinem ersten Eingang an den Positionscodierer (50) angeschlosse- ω nen Phasenvergleicher (58) und einem mit diesem in Reihe geschalteten Rechteckwellengenerator (64), dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers (58) verbunden ist, durch einen Differentialverslärker (82), dessen erster Eingang an den Ausgang des Phasenvergleichers (58), und dessen zweiter Eingang an einen Motorcodierer (54) angeschlossen ist, und dessen Ausgänge mit den Wicklungen (86, 88) eines elektromechanischen Wandlers (90, 92, 94) verbunden sind, welcher Wandler (90,92,94) auf dem Druckwerkträger (100) angeordnet ist, wobei der Anker (92) des Wandlers (90,92,94) eine mit ihm verbundene Maske (94) nach Maßgabe der differentiellen Speisung der Wicklungen (86,88) verschwenkt, so daß eine auf der Maske (94) angeordnete elektro-optische Abtastvorrichtung (96, 98) beim Überstreichen einer auf dem Maschinenrahmen stationär angeordneten Skala (110) phasengesteuerte Impulse abgibt, die zur Bestimmung der Vorgabezeit herangezogen werden.

3. Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunktes der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahldrucker mit mindestens einer quer zur Zeilenrichtung verlaufenden Reihe von Düsen, aus denen unter Druck Tintenströme ausgestoßen werden, die innerhalb von Ladeelektroden in einzelne Tröpfchen aufgelöst und wenn sie zu dem Druck nicht benötigt werden, elektrisch aufgeladen werden, und beim Passieren eines konstanten Ablenkfeldes in eine Tintenauffangblende abgelenkt werden, wobei die Düsen an einem in Zeilenrichtung hin- und herbewegten Wagen angeordnet sind, dessen ungleichförmige Geschwindigkeit durch einen Positionscodierer in eine Impulsfolge umgesetzt wird, gekennzeichnet durch eine phasenstabilisiirte Schleife (220), zum Messen der Relativgeschwindigkeit zwischen Druckwerk und Träger, mit einem mit seinem ersten Eingang (230) an den Positionscodierer (50) angeschlossenen Pn;<;>envergleicher (222) und einem mit diesem in Reihe geschalteten Rechteckwellengenerator (226), dessen Ausgang über einen Frequenzteiler (228) mit dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers (222) verbunden ist, einen Analog/Digital-Wandler (236), der das analoge Ausgangssignal der Schleife (220) digitalisiert und über ein Register (238) einem Rechenwerk (242) zuführt (B) einen an den Ausgang des Rechteckwellengenerators (226) angeschlossenen ersten Zähler (240) und einen an den Positionscodierer (50) angeschlossenen zweiten Zähler (232), deren Ausgänge mit dem Rechenwerk (242) verbunden sind (A).

4. Schaltung zum laufenden Bestimmen des Zeitpunktes der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahldrucker mit mindeste.is einer quer zur Zeilenrichtung verlaufenden Reihe von Düsen, aus denen unter Druck Tintenströme ausgestoßen werden, die innerhalb von Ladeelektroden in einzelne Tröpfchen aufgelöst und wenn sie zu dem Druck nicht benötigt werden, elektrisch aufgeladen werden, und beim Passieren eines konstanten Ablenkfeldes in eine Tintenauffangblende abgelenkt werden, wobei die Düsen an einem in Zeilenrichtung hin- und herbewegten Wagen angeordnet sind, dessen ungleichförmige Geschwindigkeit durch einen Positionscodierer in eine Impulsfolge umgesetzt wird, gekennzeichnet durch eine phasenstabilisierte Schleife (320) zum Messen der Relativgeschwindigkeit zwischen Druckwerk und Aufzeichnungsträger, mit einem Phasendetektor (322), dessen erster Eingang an den Positionscodierer (50) angeschlossen ist, und dessen Ausgang mit einem ersten spannungsgesteuerten Rechteckwellengenerator (326) verbunden ist, dessen Ausgang über einen ersten Frequenzteiler (328) mit dem zweiten

Eingang des Phasendetektors (322) sowie über einen Frequenzteiler (329) mit einem Rechenwerk (342) verbunden ist, einen zweiten Rechteckwellengenerator (348), dessen Ausgang an den treten Eingang eines Zählers (350) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang mit dem Positionscodierer (50) verbunden ist, und dessen Ausgänge über ein Register (352) und einen Festspeicher (354) an das Rechenwerk (342) angeschlossen sind, an dessen Ausgang ein die Vorgabezeit repräsentierendes Signal auftritt- ι ο