СПОСОБ ТЕРМОСТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ Российский патент 2002 года по МПК B41J2/45 

Изобретение относится к технике регистрации информации красящими веществами и может быть использовано в высокоскоростных струйных печатающих устройствах.

Известен способ и принцип действия струйных печатающих устройств [1], в котором в печатающей головке, содержащей в каналах с красящим веществом нагревательные элементы, печать производится путем селективного выброса из головки капель красящего вещества при его вскипании в зонах нагрева выбранных каналов. Для обеспечения нагрева на нагревательные элементы подают управляющие энергетические импульсы. При этом непосредственно перед подачей управляющих энергетических импульсов температуру красящего вещества в зонах нагрева каналов повышают, не доводя до температуры кипения всего лишь несколько градусов, путем предварительной подачи дополнительных энергетических импульсов на нагревательные элементы, а энергетику последующих управляющих импульсов снижают пропорционально энергии дополнительных импульсов.

Недостатком данного способа является наличие открытого канала сопла с красящим веществом во время пауз, когда головка не печатает. Это является причиной высыхания красящего вещества в канале сопла во время транспортирования, хранения или пауз в работе головки и невозможности последующей печати без предварительной прочистки канала сопла головки. Изменение температуры окружающей среды, а также атмосферного давления приводит к самопроизвольному выделению красящего вещества из сопла головки, что снижает качество печати из-за ее пачкания красящим веществом. В процессе печати формирование капли, отрывающейся от сопла при данном способе, происходит за счет отделения капли от красящего вещества, находящегося в канале сопла. Это приводит к нестабильности массы капли из-за зависимости ее массы от вязкости красящего вещества, которая зависит от температуры красящего вещества.

Известен также способ термоструйной печати [2], в котором через промежуток времени не менее длительности прямого выброса красящего вещества и не более промежутка времени движения красящего вещества к нагревательному элементу в зону нагрева повторно-кратковременно подают дополнительные энергетические импульсы. Недостатком данного способа также является наличие открытого канала сопла с красящим веществом во время пауз, когда головка не печатает. Это является причиной невозможности печати без предварительной чистки канала сопла головки. Изменение температуры окружающей среды, а также атмосферного давления приводит к самопроизвольному выделению красящего вещества из сопла головки. Это снижает качество печати из-за помарок от самопроизвольного выделения красящего вещества из сопла, а также является причиной закупоривания канала сопла. В процессе печати формирование капли, отрывающейся от сопла, при данном способе производится за счет отделения капли от красящего вещества, находящегося в канале сопла. Это приводит к нестабильности массы капли из-за зависимости ее массы от вязкости красящего вещества, которая зависит от температуры красящего вещества.

В предлагаемом способе, заключающемся в полном перекрывании границей раздела красящее вещество - рабочее тело канала сопла термоструйной головки, открывание канала сопла происходит перед печатью элемента изображения только на время заполнения красящим веществом камеры для красящего вещества и последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал. С этой целью в рабочую камеру с красящим веществом введен разделительный элемент, выполненный в виде границы раздела несмачиваемых жидкостей, например, керосин - вода, отделяющей зону температурных воздействий с рабочим телом от зоны с красящим веществом на основе керосина. Для чего зону температурных воздействий с рабочим телом перед печатью элемента изображения локально охлаждают на промежуток времени от начала открывания канала сопла до окончания заполнения камеры красящим веществом. Затем для последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал зону температурных воздействий с рабочим телом (водой) импульсно нагревают на промежуток времени от момента окончания охлаждения до окончания выброса красящего вещества.

Целью предлагаемого изобретения является повышение технологичности при эксплуатации, повышение качества печати и увеличение рабочего температурного диапазона эксплуатации печатающей головки.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемым способом устанавливается оптимальный режим работы печатающей головки. В исходном (при отсутствии печати) состоянии граница раздела вода - керосин выгнута настолько, что полностью закрывает изнутри канал сопла для красящего вещества и подобное нерабочее состояние может сохраняться сколь угодно долго, например, при паузах в работе, при транспортировании, хранении и т.д. Это исключает самопроизвольное вытекание красящего вещества, его высыхание в канале сопла и, следовательно, исключает закупоривание канала сопла. Открывание канала сопла происходит на время заполнения камеры красящим веществом, для чего производят охлаждение зоны температурных воздействий с рабочим телом. Затем для последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал, зону температурных воздействий с рабочим телом, например водой, импульсно нагревают на промежуток времени от момента окончания охлаждения до окончания выброса красящего вещества. Происходит увеличение объема рабочего тела, выталкивание красящего вещества из канала сопла, уменьшение радиуса кривизны границы раздела красящее вещество - рабочее тело и ее движение к каналу сопла до полного закрывания канала сопла, чем исключается самопроизвольный выход в последующем красящего вещества из канала сопла, что стабилизирует также капли по массе (количеству красящего вещества в одной капле) и способствует отрыву капли красящего вещества по всей площади канала сопла, ограниченной снизу границей раздела красящее вещество - рабочее тело, а сбоку - каналом сопла. Это обеспечивает в процессе печати полную очистку канала сопла от красящего вещества. Стабилизация массы капли (количества красящего вещества) приводит, в свою очередь, к повышению качества печати из-за постоянства размера пикселя, получаемого при попадании капли красящего вещества на запечатываемый материал. Кроме того, зону температурных воздействий с рабочим телом охлаждают и нагревают в зависимости от климатических факторов внешней среды: при повышении температуры окружающей среды или уменьшении атмосферного давления охлаждение увеличивают, в противном случае - наоборот, уменьшают.

Таким образом, предложен способ термоструйной печати осуществляемый путем выброса красящего вещества динамическим изменением радиуса кривизны границы раздела красящее вещество - рабочее тело, разделяющей зону температурных воздействий с рабочим телом и камеру с красящим веществом, отличающийся полным перекрыванием границей раздела красящее вещество - рабочее тело канала сопла и открыванием его для красящего вещества перед печатью элемента изображения только на время заполнения камеры красящим веществом и последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал. Для чего зону температурных воздействий локально охлаждают на промежуток времени от начала открывания канала сопла до окончания заполнения камеры красящим веществом. А затем зону температурных воздействий с рабочим телом импульсно нагревают на промежуток времени от момента окончания охлаждения до окончания выброса красящего вещества.

Предпочтительно зону температурных воздействий с рабочим телом охлаждать в зависимости от климатических факторов внешней среды: при повышении температуры окружающей среды или уменьшении атмосферного давления охлаждение увеличивают, в противном случае - наоборот, охлаждение уменьшают.

Устройство поясняется чертежами, где приведены на фиг.1 в состоянии закрытого канала сопла и на фиг.2 в состоянии открытого канала сопла, на которых изображены канал сопла 1, красящее вещество 2, зона температурных воздействий с рабочим телом 3 и граница раздела 4 красящее вещество - рабочее тело, нижняя стенка 5 камеры печатающей головки, верхняя стенка 6 камеры печатающей головки, камера печатающей головки 7 с красящим веществом. Верхняя и нижняя стенки камеры с красящим веществом выполнены из не смачиваемого рабочим телом материала.

При установке термоструйной головки в принтер в исходном состоянии (фиг. 1) объем рабочего тела 3 таков, что граница раздела 4 красящее вещество - рабочее тело перекрывает доступ красящего вещества 2 к каналу сопла 1. Вначале процесса печати зону температурных воздействий с рабочим телом 3 локально охлаждают, например, за счет микрохолодильного устройства на основе протекания тока через полупроводниковый рn-переход. Происходит уменьшение объема рабочего тела 3 и уменьшение давления рабочего тела 3 на границу раздела 4 красящее вещество - рабочее тело. Граница раздела 4 красящее вещество - рабочее тело выпрямляется и освобождает пространство перед каналом сопла (фиг. 2) для заполнения красящим веществом 2. При необходимости выброса красящего вещества 2 зону температурных воздействий с рабочим телом 3 импульсно нагревают. Объем рабочего тела 3 увеличивается и давление рабочего тела 3 на границу раздела 4 красящее вещество - рабочее тело также увеличивается. Происходит выброс красящего вещества 2 на запечатываемый материал. По окончании выброса красящего вещества 2 происходит полное закрывание границей раздела 4 красящее вещество - рабочее тело канала сопла 1 (фиг.1). Этим достигается предельное уменьшение площади отрыва капли и стабилизация массы (количества красящего вещества) капли, попадающей на запечатываемый материал, например бумагу. Помимо этого, благодаря полному закрыванию канала сопла от красящего вещества, достигается повышение устойчивости к механическим воздействиям. Кроме того, за счет регулирования охлаждения и нагрева зоны температурных воздействий с рабочим телом увеличивается рабочий температурный диапазон печатающей головки. Для чего при более низкой температуре окружающей среды величину локального охлаждения уменьшают. Соответственно при увеличении температуры окружающей среды охлаждение увеличивают, понижая температуру рабочего тела. Аналогично, при увеличении атмосферного давления окружающей среды охлаждение зоны температурных воздействий с рабочим телом уменьшают, а при уменьшении атмосферного давления - увеличивают.

Использование способа позволяет обеспечить полностью закрытое состояние канала сопла для красящего вещества и его открывание перед печатью элемента изображения только на время, необходимое для заполнения камеры печатающей головки красящим веществом, что приведет к повышению технологичности эксплуатации печатающей головки, стабилизации по массе капель красящего вещества, составляющих изображение на запечатываемом материале, например, листе бумаги, исключению самопроизвольного вытекания красящего вещества из канала сопла от воздействия климатических и механических факторов, так как вводится регулирование локального охлаждения и нагрева зоны температурного воздействия.

Таким образом, использование предлагаемого способа термоструйной печати обеспечивает повышение технологичности эксплуатации печатающей головки, повышение качества печати и устойчивости к механическим воздействиям, а также увеличивает рабочий температурный диапазон печатающей головки.

Источники информации
1. А.с. СССР 1574484, кл. В 41 J 2/45, кл. G 01 D 15/16, опубл. 1990.

2. Патент РФ 2055740, кл. В 41 J 2/45, опубл. 1996.

Изобретение относится к средствам для печати и может быть использовано в высокоскоростных струйных печатающих устройствах. Выброс красящего вещества осуществляют динамическим изменением радиуса кривизны границы раздела красящее вещество - рабочее тело, разделяющей зону температурных воздействий с рабочим телом и камеру с красящим веществом. Согласно изобретению границей раздела полностью перекрывают канал сопла и открывают его только на время заполнения камеры красящим веществом перед печатью элемента изображения и последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал. Охлаждение зоны температурных воздействий производят с учетом температуры и атмосферного давления окружающей среды. Использование изобретения обеспечивает повышение технологичности эксплуатации печатающей головки, повышение качества печати и устойчивости к механическим воздействиям, также увеличивает рабочий температурный диапазон печатающей головки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ термоструйной печати, осуществляемый путем выброса красящего вещества динамическим изменением радиуса кривизны границы раздела красящее вещество - рабочее тело, разделяющей зону температурных воздействий с рабочим телом и камеру с красящим веществом, отличающийся полным перекрыванием границей раздела красящее вещество - рабочее тело канала сопла и открыванием его для красящего вещества перед печатью элемента изображения только на время заполнения камеры красящим веществом и последующего выброса красящего вещества на запечатываемый материал, для чего зону температурных воздействий локально охлаждают на промежуток времени от начала открывания канала сопла до окончания заполнения камеры красящим веществом, а затем зону температурных воздействий с рабочим телом импульсно нагревают на промежуток времени от момента окончания охлаждения до окончания выброса красящего вещества. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зону температурных воздействий с рабочим телом охлаждают в зависимости от климатических факторов внешней среды, а именно при повышении температуры окружающей среды или уменьшении атмосферного давления охлаждение увеличивают, в противном случае - наоборот, охлаждение уменьшают.