СПОСОБ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ И ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК B41J2/15 

Изобретение относится к печатающим устройствам. Более конкретно, изобретение относится к средствам для печати, в которых перенос капель краски с формы на носитель производится под действием импульсов лазерного излучения.

Известен способ струйной печати, заключающийся в размещении носителя информации напротив печатной формы с ровной гладкой поверхностью, нанесении на эту поверхность сплошного равномерного слоя краски, воздействии на заданные точки красочного слоя импульсами светового излучения, возбуждении в указанных точках красочного слоя светогидравлического эффекта для переноса из них капель краски на носитель (патент РФ N 2096183, кл. 6 B 41 J 2/015).

В известном способе выброс капель краски с формы на носитель производится под действием энергии светового импульса, которая, хотя и значительно меньшая, чем при выбросе капель за счет теплового эффекта, но все же чрезмерно велика для того, чтобы либо одновременно переносить капли краски из всех заданных точек одной строки, либо обеспечить сканирование строк с высокой скоростью. Увеличение же скорости печати до достигнутой механическими печатными устройствами приводит к увеличению мощности источников светового излучения до величины, которую затруднительно не только создать, но и реализовать.

Печатающее устройство, реализованное по указанному патенту, содержит размещенную напротив носителя печатную форму, средство для нанесения краски на форму, средство для генерирования импульсов излучения и средство для фокусирования этих импульсов на заданные точки красочного слоя на форме для выброса из них капель краски. Предусмотренное в этом устройстве средство для генерирования импульсов представляет собой лазер, мощность которого должна быть тем больше, чем выше скорость печатания и ширина строки носителя. Поэтому известное устройство можно использовать лишь на невысоких скоростях печатания, и оно по скорости печати не может конкурировать с механическими печатающими устройствами.

В основу изобретения положена задача создания таких способа и печатающего устройства, которые позволили бы обеспечить высокие скорости печати при минимальных затратах энергии на выброс капель краски вне зависимости от скорости печати и ширины полотна носителя.

Поставленная задача решается тем, что в способе струйной печати, заключающемся в размещении носителя информации напротив печатной формы с ровной гладкой поверхностью, нанесении на эту поверхность сплошного равномерного слоя краски, воздействии на заданные точки красочного слоя импульсами светового излучения, возбуждении в указанных точках красочного слоя светогидровлического эффекта для переноса из них капель краски на носитель, в соответствии с изобретением светогидравлический эффект в каждой заданной точке возбуждают от нескольких импульсных источников излучения, для чего излучение от этих источников направляют одновременно на одну и ту же точку.

При таком способе печати энергия, необходимая для выброса капель краски из заданных точек, делится между несколькими источниками излучения, что позволяет ограничить мощность каждого из них без ущерба для скорости печати.

Целесообразно, что на каждую заданную точку красочного слоя направляют мощный тактовый и слабый управляющий импульсы излучения от различных источников и что светогидравлический эффект в заданной точке красочного слоя вызывают лишь при совместном воздействии этих импульсов.

При таком способе печати возможно минимизировать энергию, которую необходимо добавить к энергии тактового импульса для того, чтобы вызвать в заданной точке светогидравлический эффект.

Целесообразно, что на все расположенные по одной прямой с одинаковым шагом точки одновременно воздействуют мощными тактовыми импульсами излучения, а на те из этих точек, в которых необходимо вызвать светогидравлический эффект, одновременно с тактовыми воздействуют управляющими импульсами излучения.

При таком способе печати для переноса с формы на носитель всех капель одной строки необходим лишь один тактовый импульс, что минимизирует мощность источника его излучения. В то же время минимизация энергии управляющих импульсов также позволяет использовать для этой цели маломощные источники излучения.

Целесообразно, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют импульсы когерентного излучения.

При таком способе печати возможно удаление от печатной формы источников излучения тактовых и управляющих импульсов и подача их в заданные точки формы посредством оптических линий связи.

Целесообразно, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют соответственно импульсы некогерентного и когерентного излучения.

При таком способе печати возможно использование дешевых источников излучения тактовых импульсов.

Целесообразно, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют импульсы некогерентного излучения.

При таком способе печати возможно использование дешевых источников излучения тактовых и управляющих импульсов.

Целесообразно, что сфокусированное на заданной точке пятно излучения тактового импульса больше сфокусированного на этой же точке пятна излучения управляющего импульса.

При таком способе печати тактовым импульсом активизируется красочный слой в зоне расположения соответствующих точек, подготовленный, таким образом, к воздействию управляющих импульсов.

Поставленная задача решается также тем, что в печатающем устройстве, содержащем размещенную напротив носителя информации печатную форму, средство для генерирования импульсов излучения и средство для фокусирования этих импульсов на заданные точки красочного слоя на форме для выброса из них капель краски, в соответствии с изобретением средство для генерирования импульсов излучения содержит несколько генераторов, излучения которых сфокусированы одновременно на заданных точках.

При таком выполнении печатающего устройства можно резко сократить мощность каждого из источников импульсного излучения.

Целесообразно, что в печатающем устройстве один из генераторов средства для генерирования импульсов излучения генерирует мощные тактовые импульсы, сфокусированные на все точки красочного слоя, расположенные по одной прямой с одинаковым шагом между ними, а остальные генераторы излучают управляющие импульсы, сфокусированные на те точки данного ряда, из которых необходимо произвести выброс капель краски на носитель.

При таком выполнении печатающего устройства можно настолько снизить необходимую мощность излучения управляющих импульсов, что генераторы этих импульсов могут быть объединены в линейку излучателей, что в свою очередь приведет к резкому увеличению скорости печати.

Целесообразно, что в печатающем устройстве средство для фокусирования импульсов излучения содержит фокусирующие устройства для тактовых и управляющих импульсов излучения и что фокусирующие устройства для тактовых импульсов выполнены с возможностью фокусировки излучения в заданной точке на поверхности красочного слоя в пятно большего диаметра, чем фокусирующие устройства управляющих импульсов.

Такое выполнение печатающего устройства позволит наиболее эффективно использовать взаимодействие излучателей тактовых и управляющих импульсов.

Целесообразно, что в печатающем устройстве генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены в виде генераторов когерентного излучения, при этом генератор тактовых импульсов соединен посредством оптических волокон со всеми точками печатной формы, расположенными с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной ее направлению движения, а количество управляющих генераторов соответствует количеству точек на форме, к которым подведены торцы оптических волокон, эти генераторы собраны на общем основании и образуют линейку излучателей.

Такое выполнение печатающего устройства позволит значительно сократить его габариты, так как излучатель тактовых импульсов будет удален от печатной формы и связан с ней лишь посредством оптических волокон.

Целесообразно, что в печатающем устройстве генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены соответственно в виде генераторов некогерентного и когерентного излучения, их количество соответствует количеству точек на форме, размещенных с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной направлению ее движения, и каждый из этих генераторов образует пару, воздействующую своим излучением на соответствующую точку формы.

Такое выполнение печатающего устройства позволит удешевить его стоимость за счет использования недорогих излучателей для формирования тактовых импульсов.

Целесообразно, что в печатающем устройстве генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены в виде генераторов некогерентного излучения, их количество соответствует количеству точек на форме, размещенных с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной направлению ее движения, и каждый из этих генераторов образуют пару, воздействующую своим излучением на соответствующую точку формы.

Такое выполнение печатающего устройства позволяет упростить его конструкцию за счет использования простых и недорогих излучателей тактовых и управляющих импульсов.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение вариантов осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 - предлагаемый способ струйной печати;
фиг. 2 - разрез I-I на фиг. 1;
фиг. 3 - то же, при сканировании излучения управляющего импульса;
фиг. 4 - общий вид печатающего устройства;
фиг. 5 - разрез II-II на фиг. 4.

Лучшие варианты осуществления изобретения.

Предлагаемый способ струйной печати осуществляют следующим образом.

Носитель информации А размещают напротив печатной формы B (фиг. 1) с ровной гладкой поверхностью C. На форму наносят слой краски D. Луч E от импульсного источника излучения F и луч H от импульсного источника излучения K направляют на заданную точку красочного слоя на поверхности формы B, прозрачной для лучей E и H.

На границе сред краска-поверхность формы под действием энергии, выделенной одновременно импульсами излучения от источников F и K, возникает светогидравлический эффект. Этот эффект характеризуется выделением огромной энергии в ничтожном объеме краски, прилегающей к поверхности формы, в результате чего создается огромное давление, вплоть до сотен атмосфер. Вызванный этим давлением мощный акустический импульс оторвет каплю L от слоя краски D и перенесет на носитель A. Энергии, выделяемой импульсом любого из источников излучения F или K, недостаточно для возникновения светогидравлического эффекта. Этот эффект возникнет лишь при одновременном воздействии обоих источников излучения. Только тогда их суммарная энергия будет достаточной для возникновения акустического импульса.

Целесообразно, чтобы энергия излучения одного из источников составляла незначительную часть от энергии, необходимой для возникновения акустического импульса. В этом случае мощный импульс E будет тактовым и будет воздействовать от одного источника излучения одновременно на все точки, расположенные с одинаковым шагом на одной прямой печатной формы, а слабый импульс H будет управляющим и будет воздействовать на те точки на этой прямой, из которых необходимо осуществить выброс капель краски. Причем управляющие импульсы могут воздействовать либо каждый на свою точку от независимых источников (фиг. 2), число которых соответствует числу точек, располагаемых с одинаковым шагом на одной прямой на поверхности формы, либо поочередно на каждую точку на этой прямой при сканировании излучения от одного источника (фиг. 3). В этом случае за время действия тактового импульса управляющие импульсы должны успеть взаимодействовать со всеми точками на этой прямой.

При всех вариантах осуществления предлагаемого способа целесообразно, чтобы сфокусированное на заданной точке пятно излучения тактового импульса было больше сфокусированного на той же точке пятна излучения управляющего импульса.

Предлагаемый способ может быть реализован как в том случае, когда тактовые и управляющие импульсы излучают источники когерентного излучения, так и в тех случаях когда эти импульсы излучают соответственно источники некогерентного и когерентного излучения и когда эти импульсы излучают источники некогерентного излучения.

Из приведенного выше описания предлагаемого способа очевидно, что для концентрации в заданной точке красочного слоя энергии, необходимый для создания в этой точке акустического импульса и выброса из нее капли краски, можно суммарную величину этой энергии получить за счет сложения импульсов излучения, направленных от разных источников, что позволяет минимизировать прежде всего энергию управляющих импульсов и понизить мощность источника тактовых импульсов за счет уменьшения частоты импульсов.

Для осуществления предлагаемого способа струйной печати необходимо обеспечить концентрацию в заданной точке красочного слоя на форме энергии от разных источников излучения, достаточной для создания в этой точке акустического импульса.

Предлагаемое печатающее устройство содержит размещенную напротив носителя информации 1 печатную форму 2, средство 3 для нанесения краски на форму 2, средство 4 для генерирования импульсов излучения и средство 5 для фокусирования этих импульсов на заданные точки красочного слоя на форме для выброса из них капель краски 6. Печатная форма 2 может быть выполнена в виде бесконечной ленты 7 (фиг. 4) из материала, прозрачного для импульсов излучения заданной длины волны. Средство 3 для нанесения краски на форму содержит вращающиеся валики 8 и 9, переносящие краску из емкости 10 на поверхность 11 формы 2. Приводы вращения валиков 8 и 9, бесконечной ленты 7 и перемещения носителя не показаны.

Средство 4 для генерирования импульсов излучения содержит два генератора 12 и 13, один из которых, 13, вырабатывает тактовые импульсы излучения, следующие друг за другом с частотой смены строк носителя при его перемещении относительно линии, на которой фокусируется излучение от всех генераторов, а 12 - управляющие импульсы.

Если генераторы 12 и 13 генерируют импульсы когерентного излучения, то тактовые импульсы от генератора 13 (лазера) одновременно поступают в световоды 14 и подаются к соответствующим точкам, расположенным с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной направлению движения ленты 7 формы 3. К этим же точкам от соответствующих генераторов 12 (маломощных лазеров) через фокусирующие устройства 15 поступают управляющие импульсы. При этом генераторы управляющих импульсов могут быть собраны вместе с фокусирующими устройствами в компактную линейку лазеров. Если генератор тактовых импульсов генерирует импульсы некогерентного излучения, то он может быть выполнен, например, из мощных ИК светодиодов, излучение которых сфокусировано в линию необходимой длины шириной 50-100 мкм. Если же генераторы не только тактовых, но и управляющих импульсов излучают некогерентное излучение, то в качестве этих генераторов также могут быть использованы мощные светодиоды, сфокусированное излучение которых направляют на заданные точки красочного слоя для совместного воздействия с излучением тактовых импульсов.

Предлагаемое печатающее устройство работает следующим образом.

При движении бесконечной ленты 7 с нанесенным на ее поверхность слоем краски и синхронным с ней перемещением носителя 1 генератор тактовых импульсов одновременно излучает тактовые импульсы, направленные на все точки красочного слоя, размещенные на одной линии с одинаковым шагом, а генератор управляющих импульсов - на те точки в данной строке, из которых необходимо выбросить капли краски. Возникший в этих точках светогидравлический эффект в результате единовременного совместного действия на краску тактовых и управляющих импульсов вызывает мощные акустические импульсы, переносящие капли краски из заданных точек красочного слоя на носитель. Затем лента 7 формы 2 и носитель 1 перемещаются на шаг, и описанный процесс повторяется. Так продолжается до тех пор, пока на носитель будет нанесено заданное по программе изображение.

Способ струйной печати и печатающее устройство предназначены для визуального отображения с высокой разрешающей способностью и скоростью текстовой и графической информации на носителях любого типа при минимальных энергетических затратах на перенос капель краски с формы на носитель и минимальной мощности источников импульсного излучения.

Способ струйной печати осуществляют путем переноса капель краски с формы на носитель, направляя в каждую заданную точку красочного слоя одновременно два импульса излучения - мощный тактовый и слабый управляющий. Только за счет энергии обоих импульсов в этих точках возникнет светогидравлический эффект, вызывающий мощный акустический импульс и выброс из заданных точек капель краски на носитель. Возможно воздействие на заданные точки красочного слоя импульсов излучения в следующих сочетаниях: и тактовый, и управляющий импульсы - импульсы когерентного излучения, тактовый и управляющий импульсы - соответственно импульсы некогерентного и когерентного излучения, тактовый и управляющий импульсы - импульсы некогерентного излучения. Печатающее устройство, с помощью которого осуществляют данный способ печати, содержит печатную форму, выполненную из материала, прозрачного для излучения заданной длины волны, перемещающейся синхронно с носителем информации, и генераторы излучения тактовых и управляющих импульсов. При воздействии на все точки красочного слоя, размещенные с одинаковым шагом на поверхности формы на одной прямой, тактовыми импульсами одновременно с управляющими импульсами на те из этих точек, из которых необходимо выбросить капли краски, в указанных точках возникают мощные акустические импульсы и перенос краски на носитель. Затем форма и носитель перемещаются на шаг и этот процесс повторяется до переноса на носитель заданного по программе изображения. Указанные признаки позволят обеспечить высокие скорости печати при минимальных затратах энергии на выброс капель краски вне зависимости от скорости печати и ширины полотна носителя. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ струйной печати, заключающийся в размещении носителя информации напротив печатной формы с ровной гладкой поверхностью, нанесении на эту поверхность сплошного равномерного слоя краски, воздействии на заданные точки красочного слоя импульсами светового излучения, возбуждении в указанных точках красочного слоя светогидравлического эффекта для переноса из них капель краски на носитель, отличающийся тем, что светогидравлический эффект в каждой заданной точке возбуждают от нескольких импульсных источников излучения, для чего излучение от этих источников направляют одновременно на одну и ту же точку. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на каждую заданную точку красочного слоя направляют мощный тактовый и слабый управляющий импульсы излучения от различных источников, и что светогидравлический эффект в заданной точке красочного слоя вызывают лишь при совместном воздействии этих импульсов. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на все расположенные по одной прямой с одинаковым шагом точки одновременно воздействуют мощными тактовыми импульсами излучения, а на те из этих точек, в которых необходимо вызвать светогидравлический эффект, одновременно с тактовыми воздействуют управляющими импульсами излучения. 4. Способ по любому пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют импульсы когерентного излучения. 5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют соответственно импульсы некогерентного и когерентного излучения. 6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве тактовых и управляющих импульсов используют импульсы некогерентного излучения. 7. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что сфокусированное на заданной точке пятно излучения тактового импульса больше сфокусированного на этой же точке пятна излучения управляющего импульса. 8. Печатающее устройство, содержащее размещенную напротив носителя информации печатающую форму, средство для нанесения краски на форму, средство для генерирования импульсов излучения и средство для фокусирования этих импульсов на заданные точки красочного слоя на форме для выброса из них капель краски, отличающееся тем, что средство для генерирования импульсов излучения содержит несколько генераторов, излучения которых сфокусировано одновременно на заданных точках. 9. Печатающее устройство по п.8, отличающееся тем, что один из генераторов средства для генерирования импульсов излучения генерирует мощные тактовые импульсы, сфокусированные на все точки красочного слоя, расположенные по одной прямой с одинаковым шагом между ними, а остальные генераторы излучают управляющие импульсы, сфокусированные на те точки данного ряда, из которых необходимо произвести выброс капель краски на носитель. 10. Печатающее устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что средство для фокусирования импульсов излучения содержит фокусирующие устройства для тактовых и управляющих импульсов излучения, и что фокусирующие устройства тактовых импульсов выполнены с возможностью фокусировки излучения в заданной точке на поверхности красочного слоя в пятно большего диаметра, чем фокусирующие устройства управляющих импульсов. 11. Печатающее устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены в виде генераторов когерентного излучения, при этом генератор тактовых импульсов соединен посредством оптических волокон со всеми точками печатной формы, расположенными с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной ее направлению движения, а количество управляющих генераторов соответствует количеству точек на форме, к которым подведены торцы оптических волокон, эти генераторы собраны на общем основании и образуют линейку излучателей. 12. Печатающее устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены соответственно в виде генераторов некогерентного и когерентного излучения, их количество соответствует количеству точек на форме, размещенных с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной направлению ее движения, и каждый из этих генераторов образует пару, воздействующую своим излучением на соответствующую точку формы. 13. Печатающее устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что генераторы тактовых и управляющих импульсов выполнены в виде генераторов некогерентного излучения, их количество соответствует количеству точек на форме, размещенных с одинаковым шагом на одной прямой, перпендикулярной направлению ее движения, и каждый из этих генераторов образует пару, воздействующую своим излучением на соответствующую точку формы.