СПОСОБ ЭЖЕКЦИИ МАТЕРИАЛА В ВИДЕ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B41J2/06 

Изобретение относится к способу и устройству для генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов из частиц материала с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц в ней. Такой способ раскрыт в публикации WО-А-93/11866 (PCT/AU 92/00665) и включает подачу материала в виде частиц в зону эжекции, наложение электрического потенциала на зону эжекции с целью образования электрического поля и понуждение к образованию агломератов в зоне эжекции. Агломераты эжектируют из зоны эжекции с помощью электростатических средств.

Для контроля процесса эжекции агломератов и частиц необходимо регулировать электрический потенциал в диапазоне от нижнего порогового значения до верхнего порогового значения. Однако, было установлено, что в определенных конструкциях сложно обеспечить надежный контроль и действительное попадание в зону требуемых условий. Настоящее изобретение позволяет преодолеть эти недостатки.

В соответствии с настоящим изобретением создано устройство для генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов частиц материала с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц в ней, включающее зону эжекции, средства подачи электрического потенциала в зону эжекции с целью образования электрического поля в зоне эжекции и средства для подачи жидкости с материалом в виде частиц в зону эжекции, при этом оно содержит:
- средства подачи осциллирующего напряжения в зону эжекции, причем величина упомянутого напряжения, имеет значение ниже требуемого для обеспечения эжекции частиц из зоны эжекции;
- средства для наложения эжектирующего напряжения на осциллирующее напряжение в дополнение к нему и обеспечения суммарного напряжения в зоне эжекции превышающего пороговое значение, требуемое для эжекции, когда это необходимо.

Кроме того, устройство содержит средства для обеспечения совмещения окончания шпуль импульса эжектирующего напряжения с фронтом спада осциллирующего напряжения и средства изменения длительности импульса эжектирующего напряжения. С помощью этих средств эжектирующее напряжение, накладываемое на осциллирующее напряжение, когда его подают на время меньшее, чем один период колебаний осциллирующего напряжения, допускает эжекцию одной капли и головки, обеспечивая таким образом работу в режиме "капля по требованию".

Настоящим изобретением создан также способ эжекции с помощью указанного выше устройства. В данном способе, а именно в способе генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов материала в виде частиц с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц в ней, из зоны эжекции, включающем подачу электрического потенциала в зону эжекции с целью образования электрического поля в этой зоне, подачу жидкости с материалом в виде частиц в зону эжекции, имеются следующие этапы: подача осциллирующего напряжения в зону эжекции, причем величина упомянутого напряжения ниже того значения, которое требуется, чтобы вызвать эжекцию частиц из зоны эжекции, и наложения эжектирующего напряжения на осциллирующее напряжение в добавление к осциллирующему напряжению, для получения суммарного напряжения в зоне эжекции, превышающего пороговое значение, требуемое для эжекции, когда это необходимо. Кроме того, способ дополнительно содержит этап совмещения окончания импульса эжектирующего напряжения с задним фронтом импульса осциллирующего напряжения и этап изменения длительности импульса эжектирующего напряжения.

Один пример исполнения настоящих способа и устройства, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, будет описан ниже со ссылками на чертежи на которых:
фиг. 1 изображает схематически ячейку печатающей головки в разрезе с векторами потоков;
фиг. 2, 2а, 3 и 3а - ту же ячейку более подробно в разрезе;
фиг. 4а и 4в - формы напряжений, подаваемых на электрод в ячейке;
фиг. 5 - блок-схему управления напряжением начального возбуждения;
фиг. 6 - частичный вид в перспективе части второго варианта печатающей головки, содержащей эжектирующее устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 7 - вид, аналогичный представленному на фиг. 6, на котором показан еще один альтернативный вариант исполнения эжектирующего устройства;
фиг. 8 и 9 - частичные виды ячейки, представленные на фиг. 6 в разрезе и ее модификация.

На фиг. 1-3а показана одна из ячеек печатающей головки, которая содержит множество таких ячеек, используемых в соответствии с настоящим изобретением, причем печатающая головка, в которой используют способ электрофореза (который описан в заявке PCT/GB 95/01215) в связи с фиг. 1 для концентрации изолированных частиц типографской краски. Печатающая головка,показанная на чертеже и описанная здесь, позволяет получать единичный элемент изображения, напечатанный на поверхности.

В печатающих головках используют концентрирующие ячейки 120 обычно треугольной внутренней формы, содержащие полость 121, к которой подают типографскую краску 122 под давлением (например, от насоса, не показан) через входное отверстие 123, и определяющие зону эжекции для частиц в жидкости. Для обеспечения постоянного действия ячейка снабжена выходным отверстием 124, таким образом, что образуются вектора распределения потока, как это изображено на фиг. 1 стрелками 125, во время ее действия. Показанная ячейка имеет следующие наружные габариты: ширину - 10 мм, длину - 13,3 мм, толщину - 6 мм.

Корпус 126 ячейки 120 изготовлен из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) в сечении, как показано на фиг. 2 и 3, имеет противоположные по существу клиновидные щечки 127, которые определяют треугольную форму полости 121 и отверстия 128. Отверстие 128 имеет ширину около 100 мк.

На фиг. 2а и 3а показано соответственно более подробно отверстие 128 и мениск 133, образованный типографской краской, который создается во время работы. С каждой широкой стороны ячейка закрыта пластиковыми боковыми стенками 129, 130, которые образуют часть корпуса 126. Корпус 126 может составлять часть более крупного узла, обеспечивающего фиксацию и т.п. Эти подробности не показаны, т.к. они не влияют на принцип действия и не необходимы в данном контексте.

Вокруг ячейки 120 с наружной ее стороны расположен тонкий пластинчатый электрод 131. Электрод 131 охватывает узкие боковые стенки, образованные щечками 127, и основную часть пластикового корпуса 126 и имеет язычок 135, который выступает внутрь полости 121 для того, чтобы создать контакт с типографской краской 122. Электроду 131 (известному, как электрод для электрофореза) и щечкам 127 придана такая форма, что в действие, составляющая векторов E электрического поля в жидкости направляет нерастворимые частицы типографской краски от стенок ячейки. Другими словами, E. n > 0 вдоль большей части периметра ячейки 120 с типографской краской, где E - вектор электрического поля, а n - нормаль к поверхности, в направлении от стенки в сторону жидкости. Это обеспечивает то, что нерастворимые частицы типографской краски не адсорбируются по периметру ячейки, что, в противном случае, изменило бы электрическое поле ячейки.

В отверстии 128 расположен эжекторный электрод 134 (в альтернативном варианте исполнения для множества элементов 134' печати может быть размещено множество электродов в виде массива). Электрод 134 изготовлен из никеля методом гальванопластики и имеет толщину 15 мк и поперечное сечение, обычное для деталей изготовленных путем гальванопластики. Одна поверхность электрода плоская, а другая поверхность слегка изогнута. Частицы типографской краски эжектируются на подложку 136 в процессе эксплуатации.

На фиг. 4а показано, относительно земли, осциллирующее напряжение, подаваемое на электрод 134 (сигнал А) и эжектирующее напряжение (сигнал В), наложенное на осциллирующее напряжение. Можно видеть, что напряжения согласованы но времени так, что задний фронт импульса эжектирующего напряжения совпадает с задним фронтом импульса начального возбуждения, или осциллирующего напряжения к, что длительность импульса эжекции меньше, чем длительность импульса осциллирующего напряжения.

Результирующее напряжение на эжектирующем электроде 134 показано на фиг. 4в с указанием соответствующих значений величин импульсов напряжения. Варьированием длительности импульсов эжектирующего напряжения можно достигнуть эффекта полутонов при печати.

Блок-схема управления напряжением начального возбуждения 50, показанная на фиг. 5, является средством генерирования и подачи сигналов А и В напряжения. Для получения надежной синхронизации двух форм импульсов, период Т времени одного цикла печати делят на равные интервалы времени. Количество таких интервалов определяют по разрешающей способности или количеству требуемых полутонов.

Цикл печати начинает компьютер 52, подавая установочный сигнал, который устанавливает количество интервалов на "0" и включает счетчик 51 интервалов, которому задают приращения с помощью синхронизирующего сигнала от компьютера 52. Этот синхронизирующий сигнал может иметь либо постоянную частоту, либо регулируемую частоту, зависящую от требуемой скорости печати, которая, например, может быть определена скоростью перемещения подложки 136 относительно ячейки 120.

Осциллирующее напряжение (сигнал А) генерируют импульсом включения начального возбуждения на блоке 54 сравнения и импульсом выключения начального возбуждения на блоке 55 сравнения. Каждый блок 54, 55 сравнения сравнивает количество интервалов времени, которое уже прошло с требуемым количеством интервалов, после которого триггер 56 должен быть включен. На выходе триггера 56 создается выходное осциллирующее напряжение.

Стартовое время импульса эжектирующего напряжения наступает после регулируемого числа "x" прошедших интервалов времени. Регулируемое значение "x", которое хранится в запоминающем устройстве 57 в зависимости от требуемой длительности импульса эжектирующего напряжения и количества интервалов времени в длительности Т цикла печати. В соответствии с величиной "x" и количеством интервалов времени, сосчитанных счетчиком 51 интервалов, блок 58 сравнения выдает сигнал на триггер 59, который, в свою очередь, запускает импульс эжектирующего напряжения.

Когда длительность Т времени истекает, на счетчике интервалов достигается максимальное значение числа интервалов для цикла печати и выдается сигнал переполнения на оба триггера 56 и 59, обеспечивая условие, при котором, как импульс эжектирующего напряжения, так и импульс начального возбуждения прекращаются одновременно.

Следует заметить, что монитор 60 скорости перемещения подложки может быть также использован для контроля осциллирующего напряжения.

Конечно, следует иметь в виду, что в массиве печатных ячеек, к отдельным ячейкам будет индивидуально подаваться эжектирующее (по требованию) и возбуждающее (осциллирующее) напряжение для обеспечения печати одного элемента изображения за другим по способу "капля по требованию".

Следующий пример показан на фиг. 6-9.

На фиг. 6 изображена часть печатающей головки в виде массива 1, причем печатающая головка содержит корпус 2 из диэлектрического материала, такого как синтетический пластический материал или керамика. Множество пазов 3 выполнено в корпусе 2, между которыми оставлены промежуточные пластинообразные перегородки 4. Каждый паз 3 снабжен входным и выпускным каналами для типографской краски (не показаны, но определены стрелками 1 и 0), расположенными с противоположных сторон пазов 3 таким образом, что жидкая типографская краска, несущая материал, который следует эжектировать (как описано в предыдущих заявках того же заявителя), может быть введена в пазы, а истощенная жидкость может быть выведена.

Каждая пара расположенных рядом пазов 3 определяет ячейку 5, причем пластинообразная перегородка 4 между парами пазов 3 определяет зону эжекции для материала и имеет эжектирующий выступ 6, 6'.

На фиг. 6 показано две ячейки 5, прочем левая ячейка 5 снабжена эжектирующим выступом 6, который имеет, по существу, треугольную форму, а правая ячейка 5 снабжена усеченным эжектирующим выступом 6. Каждая ячейка 5 отделена сепаратором 7, образованным одной из пластинообразных перегородок 4, причем угол каждого сепаратора 7 срезан и имеет форму, показанную на фигуре, для того, чтобы создать поверхность 8, позволяющую эжектирующему выступу выходить наружу из ячейки за наружный контур ячейки, как это определено скошенной поверхностью 8. Усеченный выступ 6 используют в последней ячейке 5 для уменьшения краевого эффекта, происходящего из-за наличия электрических полей, которые, в свою очередь, являются результатом напряжений, подаваемых на электроды 9, выполненных в виде металлизированных поверхностей на лицевых сторонах пластинообразных перегородок 4, обращенных к эжектирующим выступам 6,6' (т.е. внутренним поверхностям каждого сепаратора ячейки).

Как видно на фиг. 8, эжектирующие электроды 9 расположены на боковых поверхностях перегородок 4 и донных поверхностях 10 пазов 3. Точная величина выступания эжектирующих электродов 9 будет зависеть от конкретной конструкции и от назначения принтера.

На фиг. 7 показаны две альтернативные формы боковых крышек принтера, причем первая является простой прямоугольной крышкой 11, которая закрывает боковые стороны пазов 3 вдоль прямой линии, как показано в верхней части фиг. 7. Второй тип крышки 12 показан на нижней части этой фигуры, где крышка также закрывает пазы, но содержит ряд краевых прорезей 13, которые совмещены с пазами. Этот тип конструкции крышки может быть использован для того, чтобы усилить определенность расположения мениска жидкости, который образуется в процессе работы. Крышки, любой формы, могут быть использованы для создания поверхностей, на которых эжектирующий электрод и/или вторичные или дополнительные электроды могут быть образованы для усиления процесса эжекции.

На фиг. 7 также показана альтернативная форма эжектирующего электрода 9, который содержит дополнительную металлизированную поверхность на плоскости перегородки 4, которая поддерживает эжектирующий выступ 6,6'. Это может способствовать эжекции заряда и может улучшить переднюю границу электрического поля.

На фиг. 8 показан частичный вид в разрезе вдоль одной стороны одной из ячеек 5, представленных на фиг. 6, а на фиг. 9 - эквивалентный частичный вид, но указывающий на наличие вторичного электрода 19 на усеченной поверхности 8. Одинаковые или сходные формы волн напряжения могут быть поданы на эжектирующий электрод этой второй печатающей головки, как и в случае первой печатной головки, показанной на фиг. 1-3а.

На любых из приведенных в качестве примера печатающих головок осциллирующее напряжение может быть подано на различные электроды в зоне эжекции. В частности, хотя данное описание, приведенное выше, составлено применительно к эжектирующему электроду 134, напряжение может быть подано на смещающий или вторичный электрод такого типа, который раскрыт в нашей Британской заявке на патент N 9601226.5.

Изобретение относится к устройству для генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов материала в виде частиц с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц в ней. Устройство содержит зону эжекции, электрическое напряжение подают в зону эжекции для образования электрического поля в зоне, и жидкость с материалом в виде частиц подают к зоне эжекции. Осциллирующее напряжение (сигнал А) подают в зону эжекции, причем величина упомянутого напряжения ниже того значения, которое требуется, чтобы вызвать эжекцию частиц из зоны эжекции, и на- пряжение эжекции (сигнал В) накладывают на осциллирующее напряжение в добавление к осциллирующему напряжению для по- лучения суммарного напряжения в зоне эжекции, превышающего пороговое значение, требуемое для эжекции, когда это не- обходимо. Указанные выше признаки обеспечат надежный контроль и действительное попадание в зону требуемых условий. 2 c. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов материала в виде частиц с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц, включающее зону эжекции, средства для подачи электрического потенциала в зону эжекции с целью образования электрического поля в этой зоне, средства подачи жидкости с материалом в виде частиц в зону эжекции, отличающееся тем, что оно содержит средства подачи осциллирующего напряжения в зону эжекции, величина которого ниже значения, требуемого для обеспечения эжекции частиц из зоны эжекции, и средства для наложения эжектирующего напряжения на осциллирующее напряжение в добавление к осциллирующему напряжению для получения суммарного напряжения в зоне эжекции, превышающего пороговое значение, требуемое для обеспечения эжекции, когда это необходимо. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит средства для обеспечения совмещения окончания импульса эжектирующего напряжения с фронтом спада осциллирующего напряжения. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит средства изменения длительности импульса эжектирующего напряжения. 4. Способ генерирования и эжекции в воздух дискретных агломератов материала в виде частиц с определенным количеством жидкости из жидкости, содержащей материал в виде частиц в ней, из зоны эжекции, включающей подачу электрического потенциала в зону эжекции с целью образования электрического поля в этой зоне, подачу жидкости с материалом в виде частиц в зону эжекции, отличающийся тем, что он содержит этапы подачи осциллирующего напряжения в зону эжекции, причем величина упомянутого напряжения ниже того значения, которое требуется, чтобы вызвать эжекцию частиц из зоны эжекции, и наложения эжектирующего напряжения на осциллирующее напряжение в добавление к осциллирующему напряжению для получения суммарного напряжения в зоне эжекции, превышающего пороговое значение, требуемое для эжекции, когда это необходимо. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап совмещения окончания импульса эжектирующего напряжения с задним фронтом импульса осциллирующего напряжения. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что содержит этап изменения длительности импульса эжектирующего напряжения.