ПЕЧАТАЮЩАЯ ГОЛОВКА И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ РАСТРОВ НА ПОДЛОЖКЕ ПОСРЕДСТВОМ ПЕЧАТНОЙ ГОЛОВКИ Российский патент 1997 года по МПК B41J2/04 

Изобретение относится к печатным головкам струйного типа, предназначенным, в частности, для печати символов большого размера, и способу формирования печатных растров на подложке посредством печатной головки.

Известна печатающая головка с непрерывной струей заряженных и отклоняемых капель краски для формирования печатных растров на подложке, содержащая единый корпус с эжекционными форсунками, размещенными в форсункодержателе, и платой электронного управления струями краски, трубопроводы для подвода краски из контура краски и электрические цепи управления.

Проблема возникает, в частности, на уровне получения символов большого размера, таких как те, которые встречаются в настоящее время при применении метода со струей краски, относящегося к печати, называемой полосовые коды. Следовательно, оказывается желательным найти решение этой проблемы. Известно, что характеристики печати полосовых кодов требуют, с одной стороны, высоты, а с другой стороны, толщины; наконец, относительного размещения символов (или полос).

Цель изобретения удовлетворение этих требований с обеспечением требуемой точности по этим параметрам, используя технологию струй краски, оставаясь при этом в пределах минимальных габаритов.

Для этого необходимо обеспечить взаимодействие в одном и том же корпусе по меньшей мере двух форсунок так, чтобы растры изображения, выполненные на основе струи, выбрасываемой каждой из этих форсунок, соединялись между собой, увеличивая таким образом размеры сеток изображения. Речь не идет просто о расположении рядом двух печатающих головок стандартного типа, поскольку такое решение привело бы к сложности управления и к таким габаритам, что это решение было бы затруднительным в реализации.

Речь идет, напротив, о взаимодействии, как это только что указывалось, в одном и том же кожухе множества форсунок, запитываемых одним и тем же контуром краски, и обеспечении множеством форсунок струй капель краски, предназначенных для соединения, причем используемые капли рекуперируются в общем для всех форсунок модуле рекуперации.

Более точно изобретение относится к печатающей головке с непрерывной струей заряженных и отклоняемых капель краски для формирования растра, наносимого на подложку, отличающейся тем, что эта головка имеет в общем корпусе 1 по меньшей мере два корпуса модулей (А) и (В), имеющих эжекционные форсунки, запитываемые общим контуром краски, и один модуль рекуперации (30) неиспользованных капель, общий для всех струй, с одним выходом рекуперации (350), причем каждая струя капель, выбрасываемая каждой форсункой, управляется таким образом, что каждый смежный растр, напечатанный на подложке, соединяется для формирования непрерывного растра (Т).

На фиг. 1 представлена схема корпуса печатающей головки с основными компонентами; на фиг. 2 один из компонентов фиг.1; на фиг.3 схема модуля рекуперации; на фиг.4 вид в плане этого модуля, который вносит вклад в иллюстрацию его работы; на фиг.5 суппорт, предназначенный для размещения его на корпусе по фиг.1; на фиг.6 первый колпак, предназначенный для жесткого соединения с суппортом по фиг. 5, а также искривленный элемент и второй суппорт, используемый, когда предлагаемая головка работает с искривленным элементом; на фиг.7 поясняющая схема размещения последовательностей, обеспечивающая заряд капель; на фиг.8 схема устройства логических схем размещения последовательностей; на фиг.9 дополнительная поясняющая схема;
Для большей ясности одни и те же элементы имеют одни и те же позиции на всех фигурах.

В одном применении, относящемся к записи полосовых кодов, толщина кода определяется для пары краска/подложка для печати диаметр форсунок. Высота печатного кода определяется вместе со скоростью печати числом форсунок, которые надо встроить в печатающую головку, а также число капель, впечатываемых в растр каждой форсункой. В неограничивающем примере, данном в следующем ниже описании, число форсунок две. Относительное расположение полос требует взаимодействия различных форсунок как в плане механических регулировок, так и в плане электроники управления.

Печатающая головка в двухфорсуночном варианте в соответствии с изобретением будет теперь описана и проиллюстрирована с помощью фиг.1-5, на которые будем одновременно с этим ссылаться для наилучшего понимания описания.

По одному признаку изобретения эта печатающая головка состоит из единого корпуса 1, снабженного съемным дном 2, которое упирается в основание 100 корпуса 1, образуя полость, в которой размещаются подводящие каналы и единый канал рекуперации краски, а также все электрические цепи управления (не показаны). Уплотнение обеспечивается с помощью прокладки 3. На передней части корпуса 1 показаны готовые быть жестко соединенными с основанием 100 два корпуса модулей А и В, которые более ясно видны на фиг.2.

Там можно найти два суппорта 6а, 6b, несущие каждый пушку держателя форсунок 200, которая вставляется через прокладку 201 в эти суппорты. Прокладки J₁, J₂ обеспечивают герметичность на этом уровне. Правая часть рисунка является продолжением левой части. Следовательно, резонатор 203 вставляется в свою очередь в пушку держателя форсунок 200. Он соединяется с помощью фланца 205, причем уплотнение обеспечивается прокладкой J₃. Гайка 206 позволяет зажать комплекс и во взаимодействии с фланцем 205 ориентировать пушку. На фиг.1 обозначены лишь фланец 205, пушка 200 и гайка 206, относящиеся к корпусу модуля В в целях обеспечения ясности рисунка, но эти элементы идентичны для двух корпусов модулей А и В.

По одному из признаков изобретения эти корпуса модулей А и В крепятся на суппорте пушки 6а и 6b и предусмотрены регулировки на уровне этих корпусов модулей для обеспечения для обоих модулей А и В точного выставления струи.

Здесь говорится о:
а) первых средствах, обеспечивающих поворот пушки по стрелке (f) в целях подвода струи в плоскость, параллельную опорной поверхности суппортов 6а и 6b. Этот поворот обеспечивается с помощью инструмента, вводимого в отверстия 210, предусмотренные для этого на периферии пушки-держателя форсунок. Для того, чтобы этот поворот был возможен, достаточно воздействовать так, как это было описано ранее, на гайку 206 и фланец 205;
b) вторых средствах, которые могут обеспечить поворот в первой плоскости с тем, чтобы подвести струю незаряженных капель, а следовательно, еще не использованных, в капельницу рекуперации;
c) третьих средствах, которые могут исправить погрешности позиционирования деталей между собой для обеспечения центровки струи в зарядных электродах.

Эти результаты получают для перьев (b) и (с) с помощью эксцентриков, перемещающихся в удлиненных отверстиях 11 и 12. Все эти средства регулировки обеспечивают возврат струй в капельницу и юстировку струи по отношению к электродам зарядки и отклонения.

На основании 100 корпуса 1 в зоне 101, ограниченной квадратом, очерченным пунктиром, можно обнаружить комплекс отверстий, предусмотренных для циркуляции краски и для прохода электрический коммуникаций, а также прохода для регулировочных эксцентриков и винты крепления суппортов 6а и 6b.

На основании 100 корпуса 1 видны также зарядные электроды 20 и 21, а также электроды детектирования заряда 22 и 23 и, наконец, отклоняющие электроды 24 и 25. Крышка (не показана), расположенная напротив дна 2, защищает все эти элементы.

Неиспользованные капли рекуперируются на уровне одного модуля рекуперации 30, который представляет (по изобретению) признак быть общим для двух форсунок и работать так, чтобы он принимал незаряженные капли и отправлял рекуперированную краску по одному каналу к общему контуру краски.

Этот модуль 30 рекуперации более ясно представлен на фиг.3 и 4, который представляет собой вид в плане. Каждая струя рекуперируется в двух приемных трубках 31 и 32, которые отводят красу к модулю 30 через отверстия O₁ и O₂. Эти приемные трубки соединены с общим приемным каналом 33, снабженным цилиндрическим золотником 34, который разрешает или запрещает циркуляцию краски к общему и единственному каналу 35 возврата краски, задачей которого является подвод с помощью выходного наконечника 350 краски к контуру краски. На траектории, идущей от трубок к каналу 33 по касательной к направлению течения краски, предусмотрены отверстия 36, 37 для размещения в них электродов 360 и 370, взаимодействующих с соединителем 350, помещенным в общий канал 35 возврата краски в общий контур питания, для измерения электрического импеданса смеси краски и воздуха, которая находится между соединителем 350 и электродами 360, 370, и детектирования любых аномалий, которые могут иметь место.

Если сопротивление слишком велико, это означает, что краска не циркулирует и, следовательно, что соответствующая форсунка закупорена или что струя плохо рекуперируется. Предусмотрены металлический соединитель 371 и металлическая пластина электростатической разрядки 400 модуля 30. Для удержания трубок 31, 32 также предусмотрены средства блокировки 39, 40, а также средства крепления 41 для крепления этой пластины на модуле 30, причем соединитель 371 жестко крепится винтом 41. Поскольку различные детали головки выполнены из пластмассы, могут появиться электростатические заряды. Пластина 400 размещается напротив маркируемых деталей для образования электростатического экрана, который препятствует аккумуляции электростатических зарядов напротив прохода капель, что могло бы повлиять на их траекторию. На фиг.4 видны отверстия 150, 151, которые необходимы для реализации каналов 153, 154, причем эти отверстия постоянно засоряются.

По другому важному признаку изобретения корпус 1 (фиг.1) имеет опорную поверхность 50, снабженную прокладкой 51, предназначенную для приема суппорта 52, показанного на фиг.5.

Последний имеет первую поверхность 53, профиль которой соединяется с опорной поверхностью 50 корпуса 1. Жесткое соединение двух деталей выполняется любыми известными средствами, а уплотнение обеспечивается прокладкой 51. Суппорт 52 имеет вторую опорную поверхность 54, параллельную первой, профиль которой круговой. Именно он принимает колпак 70, называемый "колпак ADP", поскольку он предохраняет схему усиления детектирования фазы, причем этот колпак виден на фиг.6.

Суппорт 52 имеет элемент 55, предназначенный для крепления на нем (в соответствии с изобретением) распределителя краски 56, сообщаясь с общим контуром краски двумя входными 57 и выходными 58 штуцерами, расположенными выше по потоку. На выходе распределителя 56 находятся (ниже по потоку) два канала 60, 61 питания и два сливных канала 62, 63. Этот распределитель 56 получает от общего контура краски, который по одному из признаков изобретения является одним и тем же для всех форсунок, питание краской через штуцер 58 и возвращает краску для слива к контуру через штуцер 57. Один канал, связанный со штуцером 350, обеспечивает рециклирование рекуперированной краски на уровне модуля рекуперации 30. Этот канал (не виден) может быть встроен в криволинейный участок 72, если речь идет о варианте, называемом "с криволинейным участком".

Этот суппорт 52 имеет также профили 69, на которых крепится плата электронного управления ADP.

Прокладка 65 обеспечивает уплотнение между второй опорной поверхностью 54 суппорта 52 и колпаком ADP 70, показанным на фиг.6.

По другому признаку изобретения печатающая головка по изобретению снабжена колпаком ADP 70. Его основание 71 соединяется с профилем поверхности 54 суппорта 52 и закрепляется на нем средствами крепления P₁ и P₂.

Существуют два варианта: первый соответствует применению печатающей головки без криволинейного участка, а второй применениям с криволинейным участком. На фиг. 6 показан вариант с криволинейным участком 72, но если абстрагироваться от последнего, получит представление первого варианта. В этом случае, следовательно, колпак ADP 70 жестко крепится на суппорте 52 любым известным средством, не забывая при этом и о прокладке 64. Его вторая поверхность 73 крепится к контуру краски (не показан). Его профиль вращения позволяет с помощью известного согласующего элемента ориентировать головку по отношению к основному корпусу печатающего устройства.

Электрические соединения, с одной стороны, и каналы краски, с другой, непосредственно присоединены к плате электронного управления ADP 74 и к распределителю краски 56. Плата электронного управления 74 закрепляется внутри колпака 70 с помощью деталей 75, которые опираются на профили 69 суппорта 52.

В варианте, использующем криволинейный участок 72, он имеет на одном из своих концов первый штуцер 76, снабженный фланцем 77, имеющим множество отверстий для крепления 78.

Этот фланец 77 опирается внутри колпака 70 и закрепляется с помощью этих крепежных отверстий к внутренней поверхности 73 колпака 70. Другой конец искривленного участка 72 имеет второй наконечник 79, снабженный гайкой 80 и штангой с резьбой 81. Второй колпак 82, называемый "колпак с искривленным участком", прижимает этот наконечник 79, стержень с резьбой 81 которого пересекает отверстие 83, причем все это блокируется гайкой 84. Прокладки 85 обеспечивают уплотнение. Верхняя поверхность 87 колпака с искривленным участком 82 крепится к контуру краски (не показан).

Печатающая головка имеет множество форсунок, каждая из которых имеет средства регулирования струи, которые являются независимыми для каждой форсунки, и модуль рекуперации краски, который является общим с одним каналом возврата краски к общему контуру.

Как об этом уже говорилось ранее, предлагаемая печатающая головка позволяет обеспечить взаимодействие между собой по меньшей мере двух корпусов модулей А и В так, чтобы растры, выполняемые на основе струи, выбрасываемой каждой форсункой, были бы согласованы между собой, увеличивая, таким образом, размеры растров.

Размещение полос требует взаимодействия различных форсунок как в плане механических регулировок, так и в плане электроники управления. Теперь будет дано описание этого взаимодействия. Речь идет о способе использования описанных ранее средств с согласованными средствами электроники управления, что приводит к рассмотрению примера применения.

При использовании этого применения полосовые коды печатаются смежным расположением и присоединением растров, выдаваемых смежными форсунками.

По первому признаку изобретения порядок последовательного размещения капель и напряжение их зарядки в растре имеют возрастающий порядок с тем, чтобы, несмотря на относительную скорость прохождения печатающей головки относительно подложки, растр сохранял прямоугольный вид.

По второму признаку изобретения последовательное размещение напечатанных растров двумя смежными форсунками выполняется каскадом для того, чтобы напечатанные растры являлись бы продолжением один другого и формировали полосу большой высоты, какой бы ни была скорость прохождения подложки. Этот признак иллюстрируется с помощью схемы, показанной на фиг.7. Речь идет о двух рабочих диаграммах (V_c), напряжении зарядки капель в функции времени для каждой из смежных форсунок, обозначенных здесь как (n) и (n+1). На этой схеме видно, что напряжение зарядки возрастает ступеньками (Q') в течение времени (t₂-t₁= Q) для одной из струй и (t₂-t₃=Q) для другой. Два этих временных промежутка (Q) равны между собой.

Этот результат получен с соблюдением логики последовательного размещения, показанной на фиг.8. Сигнал S₁ в момент времени t₁ запуска последовательности печати подается на логическую схему последовательного размещения G печати, соответствуя струе, выдаваемой форсункой n. К концу печати растра форсункой n сигнал S₂ в момент времени t₂ открывает логическую схему (G+1) последовательности печати, управляя струей форсунки (n+1) до конца печати соответствующего растра t₃.

По третьему признаку изобретения печатающая головка должна быть сориентирована вокруг оси OZ перпендикулярно плоскости подложки, на которую наносится печать (x, o, y) с тем, чтобы компенсировать возможный наклон α раствора на оси y, который следует из комбинации относительной скорости (V) прохождения подложки и посылки серии последовательных капель для печати растра в течение времени Q. Эти параметры связаны соотношением
2vQ = Htgα,
где H высота результирующего напечатанного растра Т.

На фиг. 8 видна комбинация капель в полете в плоскости отклонения двух форсунок n и (n+1), плоскость подложки X, O, Y и результирующий растр T высоты H на подложке, проходящей со скоростью V.

Изобретение находит свое применение в технологии маркировки струей краски, в частности, для печати больших символов (логографика) и полосных кодов.

Использование: в печатающих головках. Сущность изобретения: печатающая головка имеет в едином корпусе по меньшей мере два корпуса модулей, имеющих эжекционные форсунки, запитываемые единым контуром краски, и модуль рекуперации неиспользованных капель, общий для всех струй, с одним выходом рекуперации, причем каждая струя капель, эжектированная каждой из форсунок, управляется так, чтобы смежные растры, напечатанные на подложке, соединялись для формирования непрерывного растра. 2с. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Печатающая головка с непрерывной струей заряженных и отклоняемых капель краски для формирования печатных растров на подложке, содержащая единый корпус с эжекционными форсунками, размещенными в форсункодержателе, и платой электронного управления струями краски, трубопроводы для подвода краски из контура краски и электрические цепи управления, отличающаяся тем, что она содержит расположенные в едином корпусе по меньшей мере два корпусных модуля, каждый из которых имеет свою собственную эжекционную форсунку, причем эжекционные форсунки запитаны от единого контура краски, и модуль рекуперации неиспользованных капель, общий для всех струй, с одним выходом рекуперации, а плата электронного управления струями краски выполнена с возможностью управления струями капель, подаваемых каждой форсункой, для образования непрерывного растра растрами, напечатанными на подложке смежными форсунками. 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет единый канал рекуперации, связанный с модулем рекуперации, при этом корпус имеет основание, закрытое с одной стороны съемным днищем, ограничивающим полость, в которой расположены трубопроводы для подвода краски из контура краски, единый канал рекуперации и электрические цепи управления, а с другой стороны имеющее прикрепленные к нему суппорты корпусных модулей, причем эжекционная форсунка каждого из корпусных модулей закреплена посредством фланцев к установленной с возможностью вращения пушке размещенного внутри суппортов форсункодержателя, при этом основание имеет продолговатые отверстия, размещенные с возможностью взаимодействия с имеющимися эксцентриками регулировки суппортов для отклонения струи краски к каналу рекуперации, и продолговатые отверстия, размещенные с возможностью взаимодействия с имеющимися эксцентриками регулировки суппортов для желаемой центровки струи краски в имеющихся зарядных электродах. 3. Головка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что модуль рекуперации имеет приемную трубку для подвода каждой струи краски в единый канал, снабженный цилиндрическим золотником, размещенным с возможностью альтернативного обеспечения или предотвращения поступления краски к выходу рекуперации, соединенному с контуром краски. 4. Головка по п.3, отличающаяся тем, что имеет электроды для измерения электрического сопротивления смеси краски и воздуха между выходом рекуперации и этими электродами, размещенные с возможностью взаимодействия с выходом рекуперации в отверстиях, выполненных по касательной к линии, совпадающей с направлением циркуляции краски. 5. Головка по п.4, отличающаяся тем, что модуль рекуперации содержит закрепленный на нем электростатический экран для предотвращения накопления электростатических зарядов в месте прохода капель, выполненный из металлической пластины. 6. Головка по пп. 1 5, отличающаяся тем, что корпус имеет суппорт и опорную поверхность для него, причем суппорт содержит первую поверхность, прилегающую к опорной поверхности, и вторую поверхность с круглым профилем для установки имеющегося защитного кожуха усилительной цепи определения фазы печатающей головки. 7. Головка по п.6, отличающаяся тем, что содержит распределитель краски, снабженный входным и выходным штуцерами и имеющий каналы подачи краски к каждому из модулей, и два сливных канала, при этом суппорт снабжен элементом для установки распределителя краски. 8. Головка по п.7, отличающаяся тем, что суппорт имеет профили, на которых внутри защитного кожуха закреплена плата электронного управления. 9. Головка по п.8, отличающаяся тем, что защитный кожух имеет круглую форму и установлен на корпусе с возможностью ориентирования печатающей головки. 10. Головка по п.8, отличающаяся тем, что имеет второй кожух, при этом первый защитный кожух имеет криволинейный участок с первым наконечником, снабженный выступом, опирающимся на внутреннюю часть кожуха, и вторым наконечником, на котором установлен закрепленный на печатающей головке второй кожух. 11. Способ формирования печатных растров на подложке посредством печатной головки, заключающийся в том, что посредством платы электронного управления струями краски, подаваемыми каждой форсункой, образуют последовательность капель и осуществляют их электрозарядку, отличающийся тем, что напряжение зарядки последующих капель последовательности повышают по отношению к напряжению зарядки предыдущих капель последовательности для образования на подложке перпендикулярного ее перемещению непрерывного растра с получением на подложке полосовых кодов растрами, напечатанными смежными форсунками. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что осуществляют каскадную последовательность печати растров, напечатанных смежными форсунками, причем растры являются продолжением друг друга. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что печатную головку в процессе печати ориентируют с возможностью ее поворота вокруг оси OZ, перпендикулярной плоскости X,O,Y подложки для компенсации наклона растра по оси OY.