DE4340170A1

DE4340170A1 - Print control impulse optimum phase determining method

Info

Publication number: DE4340170A1
Application number: DE19934340170
Authority: DE
Inventors: Horst Dauer; Bernhard Feller; Andreas Dr Ing Berchtold
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1995-06-01

Abstract

A test time is connected at regular time intervals between control impulses for generating discrete image points. The test time lasts for a period of the excitation frequency to use the electrical test control impulse for the drops which are not for printing. A charge offset is superimposed upon the electrical test control impulse during the test time. The charge offset is selected so that all the tested drops which are not for printing are intercepted before the recording medium. To evaluate the phase-dependent jet current waveform the image data dependent jet current (1) of the drop driving is cut from the measurement jet current waveform (5) so that the optimum phase position can be determined without interrupting the image production.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer optimalen Phase von elektrischen Steuerimpulsen bezüglich eines mit einer Anregungsfrequenz synchronisierten Tropfenbildungsprozesses eines kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahldruckverfahrens, insbesondere zur Herstellung einer Druckform, bei dem der Strom, welcher zusammen mit dem Flüssigkeitsstrahl fließt, überwacht wird, indem elektrische Test-Steuerimpulse verwendet werden, deren Phase zur Anregungsfrequenz zyklisch verschoben wird, der phasenabhängige Strahlstrom fortschreitend gemessen wird und so die optimale Phasenlage der Steuerimpulse bezogen auf die Phasenlage des Strahlstroms feststellbar ist.The invention relates to a method for determining an optimal Phase of electrical control pulses related to one with one Excitation frequency synchronized drop formation process of a continuous liquid jet printing process, in particular for Production of a printing form in which the current, which together with the liquid jet flowing is monitored by electrical Test control pulses are used, the phase of which Excitation frequency is shifted cyclically, the phase-dependent Beam current is measured progressively and thus the optimal Phase position of the control pulses related to the phase position of the Beam current can be determined.

Ein mit einer Anregungsfrequenz synchronisierter Tropfenbildungsprozeß ist z. B. bereits aus der EP 0 210 251 bekannt geworden. Es wird ein kontinuierlicher leitfähiger Flüssigkeitsstrahl unter gleichförmigem Druck aus einer Düse ausgestoßen, der sich in einer vorgebbaren Richtung auf das Aufzeichnungsmedium zu bis zu einem Tropfenbildungspunkt fortpflanzt, an dem der Strahl in einen Zug von Tropfen zerfällt.A synchronized with an excitation frequency Drop formation process is e.g. B. already known from EP 0 210 251 become. It becomes a continuous conductive Liquid jet under uniform pressure from a nozzle ejected, which is in a definable direction on the Propagates recording medium to a drop formation point, where the beam breaks up into a train of drops.

Eine periodische elektro-mechanische Anregung sorgt dabei dafür, daß der austretende Strahl mit definierter Frequenz in einzelne Tropfen zerfällt.A periodic electro-mechanical excitation ensures that the emerging beam into defined drops with a defined frequency disintegrates.

Der Tropfenabrißzeitpunkt ist im allgemeinen gegenüber dieser Anregungsfrequenz phasenverschoben. Diese Phasenverschiebung hängt von verschiedenen Parametern, wie der Anregungsfrequenz selbst, Form, Amplitude, Strahlquerschnitt und -geschwindigkeit, sowie temperaturabhängige Stoffwerte ab. Werden alle Parameter konstant gehalten, so besteht eine feste Phasenbeziehung zwischen der Anregungsfrequenz und dem Tropfenabriß. The drop-off time is generally compared to this Excitation frequency out of phase. This phase shift depends of various parameters, such as the excitation frequency itself, Shape, amplitude, beam cross-section and speed, as well temperature-dependent material values. All parameters become constant held, there is a fixed phase relationship between the Excitation frequency and the tear-off.

Am Tropfenbildungspunkt werden die Tropfen durch Steuerimpulse, die den Bildinformationen entsprechen, selektiv aufgeladen, indem mittels eines elektrischen Feldes zwischen Strahlspitze und einer Ladeelektrode eine definierte Ladung in den abreißenden Tropfen verschoben wird.At the drop formation point, the drops are triggered by control impulses correspond to the image information, selectively charged by by means of an electric field between the beam tip and a charging electrode a defined charge in the tearing Drop is moved.

Zur Aufzeichnung eines eine Information enthaltenden Musters lenkt man nun die Tropfen mittels eines weiteren elektrischen Feldes, das durch zwei beidseits des Strahlweges angeordnete Elektroden erzeugt wird und senkrecht zur Strahlrichtung verläuft, entsprechend ihrer Ladung ab. Auf diese Weise können Tropfen, die das Aufzeichnungsmedium nicht erreichen sollen, in einer Abfangvorrichtung gelenkt werden, während die übrigen Tropfen das Aufzeichnungsmedium erreichen.Steers to record a pattern containing information you now drop the drops by means of another electric field, the generated by two electrodes arranged on both sides of the beam path and is perpendicular to the beam direction, according to their Charge off. This way, drops that are Recording medium should not reach in a Interceptor are directed, while the remaining drops the Reach recording medium.

Wesentlich für den Erhalt einer befriedigenden Druckqualität ist, die Tropfen mit einer konstanten oder fest bestimmbaren Ladung zu beaufschlagen. Deshalb werden die sogenannten Steuerimpulse in Form von Spannungsimpulsen zur selektiven Aufladung der Tropfen synchron zur periodischen Anregung zur Tropfenbildung gegeben. Das heißt, daß die Steuerimpulse idealerweise mit der Anregungsfrequenz synchronisiert sind und in fester Phasenbeziehung zu dieser stehen. Ihre Dauer entspricht in der Regel einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer der Tropfenabrißfrequenz, entsprechend der gewünschten Anzahl der anzusteuernden Tropfen.It is essential for maintaining a satisfactory print quality the drops with a constant or fixed charge act upon. That is why the so-called control impulses take shape of voltage pulses for selective charging of the drops synchronously given for periodic stimulation to form drops. It means that the control pulses ideally with the excitation frequency are synchronized and have a fixed phase relationship to it. Their duration usually corresponds to an integer multiple of the Period of the tear-off frequency, according to the desired one Number of drops to be controlled.

Der Betrag der elektrischen Ladung, mit der der jeweilige Tropfen beaufschlagt wird, ist eine Funktion des Phasenwinkels zwischen der Anregungsfrequenz und der Flanke des Steuerimpulses. Genauer gesagt, es muß das Umschalten der Steuerspannung je nach Zeitcharakteristik des Tropfenladevorganges eine bestimmte Zeit (Phasenlage) vor dem Tropfenabriß erfolgen, ansonsten läßt sich das gewünschte Ladungsniveau für den angesteuerten Tropfen nicht erreichen. The amount of electrical charge with which each drop is a function of the phase angle between the Excitation frequency and the edge of the control pulse. More specifically, it must switch the control voltage depending on the time characteristic the drop loading a certain time (phase position) before Drop tear off, otherwise the desired Do not reach the charge level for the selected drop.

Die Flanken des Steuersignals müssen daher in einem zulässigen Lade-Zeitfenster, in dem der elektrische Widerstand des anzusteuernden Tropfens noch ausreichend klein ist, liegen, wobei die Phasenlage des Lade-Zeitfensters sich am Tropfenabrißzeitpunkt orientiert.The edges of the control signal must therefore be in a permissible Charge time window in which the electrical resistance of the droplet to be controlled is still sufficiently small, whereby the phase position of the loading time window at the time of the tear-off oriented.

Jedoch läßt sich ein Driften der Phasenlage des Tropfenabrißzeitpunktes gegenüber der Anregungsfrequenz kaum vermeiden. Um die Synchronisation mit dem Steuervorgang aufrechtzuerhalten, erfolgt die zeitliche Steuerung der Ladeimpulse bisher auf folgende Weise:
Die Bestimmung der Phasenlage des Tropfenabrisses kann durch direkte stroboskopische Beobachtung der Tropfenbildung oder durch gezielte Phasenverschiebung der Steuerimpulse und Auswertung der Druckergebnisse beziehungsweise stroboskopischer Beobachtung des Ladungszustandes der Tropfen im Ablenkfeld erfolgen. Bei einem scharfen Tropfenbild ist Geschwindigkeit, Ablösefrequenz und Phasenlage des Abrisses der einzelnen Tropfen zur Anregungsfrequenz bestimmbar, so daß die Phasenlage der Steuerimpulse nachgeführt werden kann.However, it is almost impossible to avoid a drift in the phase position of the drop-off time at the excitation frequency. In order to maintain synchronization with the control process, the timing of the charging pulses has so far been carried out in the following way:
The phase position of the drop tear-off can be determined by direct stroboscopic observation of the drop formation or by targeted phase shifting of the control pulses and evaluation of the pressure results or stroboscopic observation of the charge state of the drops in the deflection field. In the case of a sharp drop image, the speed, detachment frequency and phase position of the tearing off of the individual drops at the excitation frequency can be determined, so that the phase position of the control pulses can be tracked.

Aus der EP 0 323 991 B1 ist es weiterhin bekannt, daß eine gewünschte Phasenbeziehung zwischen dem Tropfenabrißzeitpunkt und den Flanken der Steuerimpulse dadurch einstellbar ist, indem elektrische Testsignale, die sich in Form, Dauer und Amplitude von den eigentlichen Steuerimpulsen unterscheiden, verwendet werden. Es wird eine zyklische Phasenverschiebung dieser Testsignale relativ zur Anregungsfrequenz, dem sogenannten Synchronisationssignal vorgenommen und dabei der Strom durch den Flüssigkeitsstrahl während des Aufladevorganges in Abhängigkeit von der Phasenlage des jeweiligen Testsignals gemessen. Wird der maximale Wert dieses Ladestromes erreicht, hat man die optimale Phasenlage des Testsignals zum Tropfenabrißzeitpunkt gefunden. Nun kann die Phasenlage der Steuerimpulse eben der optimalen Lage der Testsignale nachgeführt werden.From EP 0 323 991 B1 it is also known that a desired phase relationship between the drop-off time and the edges of the control pulses can be adjusted by electrical test signals that differ in shape, duration and amplitude distinguish the actual control impulses are used. It a cyclical phase shift of these test signals becomes relative to the excitation frequency, the so-called synchronization signal made while the flow through the liquid jet during of the charging process depending on the phase position of the respective test signal measured. Will the maximum value of this Charging currents reached, you have the optimal phase of the Test signal found at the time of the tear-off. Now that can Phase position of the control impulses just the optimal position of the test signals be tracked.

In einer derartigen Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens hat ein Flüssigkeitsstrahl üblicherweise einen Durchmesser von 10 Mikrometer und eine Geschwindigkeit von circa 40 Meter/Sekunde, wobei der Strahl bei einer Anregungsfrequenz von circa 1 Megahertz in etwa 10⁶ Tropfen pro Sekunde zerfällt.In such an application the method described above has a liquid jet usually has a diameter of 10 Micrometer and a speed of about 40 meters / second, the beam at an excitation frequency of approximately 1 megahertz disintegrates in about 10⁶ drops per second.

Eine solche bekannte, auf der Auswertung des Ladestroms basierende Meßmethode ist allerdings nur vor Druckbeginn, das heißt vor der Ansteuerung der Tropfen oder bei einer Unterbrechung der Ansteuerung der Tropfen, aber nicht während des Druckvorganges vornehmbar, so daß eine kontinuierliche Phasennachführung der Steuersignale nicht möglich ist.Such a known, based on the evaluation of the charging current However, the measuring method is only before the start of printing, i.e. before Activation of the drops or if the activation is interrupted the drop, but not measurable during the printing process, see above that continuous phase tracking of the control signals is not is possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsbildendes Verfahren derart weiterzubilden, daß eine fortlaufende Strahlstrommessung, das heißt Phasenmessung während der Bebilderung möglich ist.The object of the present invention is to create a generic To further develop methods such that a continuous Beam current measurement, i.e. phase measurement during imaging is possible.

Erfindungsgemäß wird eine fortlaufende Nachführung beziehungsweise Einstellung der optimalen Phase der Steuerimpulse während der Bebilderung dadurch ermöglicht, indem zwischen den Steuerimpulsen zur Erzeugung von aus mindestens einem Tropfen bestehenden diskreten Bildpunkten in regelmäßigen Zeitabständen jeweils eine Testzeit geschaltet wird, die mindestens eine Periode der Anregungsfrequenz dauert, um bei den grundsätzlich nicht zum Drucken vorgesehenen Tropfen während dieser Testzeit elektrische Test-Steuerimpulse zu verwenden, während dieser Testzeiten den elektrischen Meßimpulsen ein Ladungsoffset auferlegt wird, der so gewählt wird, daß alle getesteten, nicht zum Drucken vorgesehene Tropfen vor dem Aufzeichnungsmedium abgefangen werden können, und indem zur Auswertung des phasenabhängigen Strahlstromverlaufs der bilddatenabhängige Strahlstrom der Tropfenansteuerung aus dem gemessenen Strahlstromverlauf ausgeblendet wird.According to the invention, a continuous tracking or Setting the optimal phase of the control pulses during the Imaging enables between control pulses to generate discrete ones consisting of at least one drop A test time at regular intervals is switched, the at least one period of the excitation frequency takes to at the fundamentally not intended for printing Electrical test control pulses drop during this test time use the electrical measuring pulses during these test times a charge offset is imposed, which is chosen so that all tested drops not intended for printing before the Recording medium can be intercepted and by Evaluation of the phase-dependent beam current curve of the Image data dependent beam current of the drop control from the measured beam current curve is hidden.

Die einzige Figur soll das Ausblenden des bilddatenabhängigen Strahlstroms aus dem gemessenen Strahlstromverlauf anhand eines Beispiels verdeutlichen.The only figure is supposed to hide the image data dependent Beam current from the measured beam current curve using a Clarify example.

Durch den Ladungsoffset auf die elektrischen Test-Steuerimpulse während dieser Testzeiten werden also alle getesteten, nicht zum Druck vorgesehenen Tropfen vor dem Aufzeichnungsmedium abgefangen. Zur Auswertung des phasenabhängigen Strahlstromverlaufes muß der bilddatenabhängige Anteil des Strahlstromes ausgeblendet werden.Through the charge offset on the electrical test control pulses during these test times, all tested, not at Pressure drops trapped in front of the recording medium. To evaluate the phase-dependent beam current curve, the image data-dependent portion of the beam current can be hidden.

Der zeitliche Verlauf des Strahlstroms enthält also Stromanteile, die sowohl durch bilddatenbedingte Steuersignale 1, als auch durch die Test-Steuersignale 2 hervorgerufen wurden. Durch eine Modellierung 3 des Übertragungsverhaltens von Steuersignal zu Strahlstrom läßt sich der bilddatenabhängige Strahlstromanteil 3 ermitteln. Durch Subtraktion des modellierten bilddatenabhängigen Strahlstromanteils 3 (-) von dem gemessenen Strahlstrom 5 (+) erhält man den test-steuersignalabhängigen Stromanteil 4.The time course of the beam current thus contains current components which were caused both by control signals 1 caused by image data and by the test control signals 2 . By modeling 3 the transmission behavior from control signal to beam current, the image data-dependent beam current component 3 can be determined. By subtracting the modeled beam current component 3 (-) dependent on the image data from the measured beam current 5 (+), the test component dependent current component 4 is obtained .

Ein Ausblenden des bilddatenabhängigen Strahlstroms aus dem Frequenzgang der Tropfenansteuerung kann auch dadurch erfolgen, daß nur während der Testzeit auf die Auswerteeinheit geschaltet wird.Hiding the beam current dependent on the image data from the Frequency response of the drop control can also take place in that is only switched to the evaluation unit during the test period.

Selbstverständlich setzt das Verfahren in bekannter Weise eine Anordnung voraus, die eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischen Impulsen und zum Anlegen dieser Impulse, eine Einrichtung zum Modulieren der Meßimpulse, eine Einrichtung zum Feststellen der Größe eines elektrischen Stromes, der während der Ansteuerung der Tropfen in den Strahl fließt, eine Auswerteeinheit für den Strahlstrom, eine Einrichtung, die auf die Werte des Strahlstroms anspricht, um Folgeoperationen zu erzeugen, umfaßt, in der Art wie sie in der EP 0 323 991 B1 gezeigt ist. Of course, the method is used in a known manner Arrangement ahead, which is a device for generating electrical Impulses and for applying these impulses, a device for Modulating the measuring pulses, a device for determining the Size of an electrical current that is generated during the activation of the Drops flowing into the jet, an evaluation unit for the Beam current, a device that is based on the values of the beam current responses to generate follow-up operations includes, in the manner of it is shown in EP 0 323 991 B1.

Gute Meßergebnisse liefert z. B. eine typische Anregungsfrequenz, also das Synchronisationssignal von 1 Megahertz, bei der der Flüssigkeitsstrahl in 10⁶ Tropfen/Sekunde zerfällt, ein 200 Nanosekunden dauernder Testimpuls mit einer Amplitude von ca. 50 Volt, dessen Phase mit einer Frequenz von 1 Kilohertz zyklisch über die gesamte Schwingungsdauer des Synchronisationssignals verschoben wird.Good measurement results are provided by e.g. B. a typical excitation frequency, So the synchronization signal of 1 megahertz, at which the Liquid jet disintegrates in 10⁶ drops / second, a 200 Test pulse lasting nanoseconds with an amplitude of approx. 50 volts, the phase of which is cyclical at a frequency of 1 kilohertz over the entire oscillation period of the synchronization signal is moved.

Als Flüssigkeit wird vorzugsweise elektrisch leitfähiges, wasserbasiertes oder lösemittelbasiertes Material verwendet, aber auch ein oleophiles, wasserresistentes Medium ist denkbar.The liquid used is preferably electrically conductive water-based or solvent-based material used, however an oleophilic, water-resistant medium is also conceivable.

Claims

1. Method for determining an optimal phase of electrical control pulses for generating pixels with respect to a drop formation process synchronized with an excitation frequency of a continuous liquid jet printing process, in particular for producing a printing form in which the current which flows together with the liquid jet is monitored by electrical test Control pulses are used, the phase of which is shifted cyclically to the excitation frequency, the phase-dependent beam current being measured progressively and the optimum phase in the form of a maximum beam current being ascertainable, characterized in that between the control pulses for generating discrete pixels consisting of at least one drop a test time is switched at regular time intervals, which lasts at least one period of the excitation frequency, in order for the drops not intended for printing during this test time to use electrical test control pulses, that during these test times a charge offset is imposed on the electrical test control pulses, which is selected so that all tested drops not intended for printing can be intercepted in front of the recording medium, and that for evaluating the phase-dependent beam current profile of the The beam current ( 1 ) of the drop control, which is dependent on the image data, is masked out from the measured beam current curve ( 5 ), so that the optimum phase position is determined without interrupting the imaging.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Beam current only on the evaluation unit during the test period is switched and thus the image data-dependent beam current is hidden.