СПОСОБ ПОДАЧИ КОМАНД УПРАВЛЕНИЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКОЙ Российский патент 2019 года по МПК B41J2/45 

Изобретение относится к способу подачи команд управления струйной печатающей головки, включающей, по меньшей мере, одну печатную систему с соплом на обращенной к запечатываемому материалу стороне чернильной камеры, закрытой, по меньшей мере, частично, предпочтительно с обращенной от запечатываемого материала стороны диафрагмой, отклоняемой посредством механически соединенного с диафрагмой пьезоэлемента с электрическим управлением от чернильной камеры, чтобы засасывать в нее чернила из картриджа, и отклоняемой в чернильную камеру для выдавливания из нее через сопло чернильной капли, причем печатная система, состоящая из чернильной камеры, диафрагмы, пьезоэлемента и их электроники управления представляет собой колебательное образование, колебания которого, возбуждаемые энергоемкой командой управления, имею собственную резонирующую частоту f_res, т.е. колебания с периодом T_res = 1/f_res не или почти не подавляются, причем яркость печатываемой точки изображения варьируется последовательностью отсутствующих, одной, двух или более чернильных капель, выдавливаемых из одного и того же сопла с временным промежутком T_tropf = 1/f_tropf.

Известная система струйной печати показана на Фиг. 1 – 4. На Фиг.1 показано внешнее устройство механики струйной печатающей головки 1. Ее центральная часть образована продольной платой 2 с отрывочными и/или крепежными отверстиями 3, 4 и/или штифтами в оконечных торцевых зонах 5 платы 2.

Между этими, предназначенными для юстировки и крепления краевыми зонами 5 расположена центральная, предпочтительно утолщенная часть 6 платы 2; на эту, обращенную в сторону запечатываемого материала плоскую сторону 7 платы 2 выходит множество сопел 8, выпускающих чернильные капли в направлении запечатываемого материала. В зоне плоской стороны 7 выступающая над краевыми зонами 5 центральная часть 6 платы 2 с соплами 8 выполнена таким образом, что выступающие над краевыми зонами 5 головки крепежных винтов не соприкасаются с запечатываемым материалом.

На противоположной плоской стороне 10 платы 2 в зоне центральной части 6 платы 2 установлен механизм, показанный на Фиг.2 в разрезе. Показано, что сзади каждой форсунки 8 расположена предназначенная для нее печатающая система 11.

Каждая печатающая система 11 включает отдельную чернильную камеру 12, запитывающую чернилами только одно, заходящее в нее сопло 8. Эта чернильная камера 12 соединена посредством явно уменьшенного в поперечном сечении в отношении нее чернильного канала с питающим чернильным картриджем 14, по чернильному каналу 13 чернильная камера 12 пополняется после выполнения печатающей головкой отпечатка.

На противоположной заходящему в чернильную камеру 12 чернильному каналу 13 стороне чернильной камеры 12 расположенная диафрагма 15, закрепленная только по краю периметра, например с натяжением. В центральной зоне на обращенной от чернильной камеры 12 стороне диафрагмы 15 прикреплена подвижная часть пьезоэлемента 16, закрепленного, в свою очередь, на массивной задней пластине или на массивном заднем блоке 17.

Подключенная напрямую к пьезоэлементу 16 электросхема 18 управления возбуждает сжатие или расширение пьезоэлемента, передаваемые в соотношении 1:1 на подключенную диафрагму 15, что увеличивает или уменьшает внутренний объем чернильной камеры 12.

Увеличение внутреннего объема чернильной камеры 12 приводит к засасыванию чернил из картриджа 14 в чернильную камеру 12, а уменьшение внутреннего объема чернильной камеры 12 выдавливает чернильную каплю из сопла 8 при необходимом сильном и резком уменьшении внутреннего объема, т.е. при большом и быстром уменьшении, что отрывает набухшую наружу чернильную каплю от сопла 8.

На Фиг.3 показано, что в общей сложности установлено небольшое количество чернильных картриджей, предпочтительно только один или два, к которым подключено большинство чернильных камер 12.

На Фиг.4 показано, что пьезоэлементы 16 электрически выполнены в виде электрических емкостей, заряжающихся при соединении с питающим напряжением 19 для производства механической реакции, например сжатия или расширения; они способны разряжаться или перезаряжаться для производства противонаправленной механической реакции, например, путем короткого замыкания обоих электроконтактов емкости или путем активации другим напряжением.

В целом печатающая система 11, т.е. чернильная камера 12, диафрагма 15, пьезоэлемент 16 и электросхема 18 управления образуют колебательную систему. Ее собственная частота f_res зависит от геометрии печатающей системы 11, а также от свойств ее компонентов 12, 15, 16, 18. Однако собственная частота f_res не нуждается в расчете и ее считывают после инициирования колебания энергетическим сигналом управления на электроконтакты пьезоэлемента 16, вызывающим главным образом незатухающее колебание, период T_res которого обратно пропорционален собственной частоте f_res : f_res = 1/T_res.

Осуществить измерительное подключение для определения собственной частоты f_res довольно просто: активная электросхема 18 управления пьезоэлементом испускает изолированный командный импульс или несколько командных импульсов с большим временным промежутком в одну или несколько секунд. Если после испускания импульса или соответственно одного из импульсов электросхема 18 управления подавляет прохождение сигнала таким образом, что колебание собственной частоты затухает уже за один колебательный период, то это дополнительно прерывает соединение между электросхемой 18 управления и пьезоэлементом 16 после испускания импульса или прерывает его до следующего импульса, за счет чего пьезоэлемент 16 и подключенные механические компоненты остаются без воздействия и совершают свободные колебания без значительного подавления с созданием множества последовательных измеряемых колебательных волн. В этой фазе существует возможность измерить на электроконтактах пьезоэлемента 16 электронапряжение в виде постепенно затухающих волн с частотой, соответствующей резонирующей частоте f_res всей системы электрических и механических компонентов.

Напряжение на пьезоэлементе динамически замеряют или записывают посредством осциллографа или осциллоскопа с памятью, причем начало воспроизведения изображения или записи запускает командный импульс. На шкале времени дисплея осциллографа или занесенной в память записи сигнала считывают период T_res резонансного колебания и на его основе определяют по формуле f_res = 1/T_res резонансную частоту.

Для вариабельного затемнения точки изображения на каждую точку изображения затрачивают до k-количества чернильных капель:

n = 0, 1 , 2, ... k.

При этом временной интервал T_tropf между двумя последовательными чернильными каплями постоянен, например T_seq/(k-1), т.е. составляет часть общей капельной последовательности T_seq или кратен ей, в частности:

T_tropf = T_seq * (k-n)/(k-1),

если последовательность чернильных капель при печати точки изображения составляет n < k.

Как правило, для каждой последовательности точек изображения сначала сигнал с уменьшенной амплитудой возбуждает собственное колебание с резонирующей частотой f_res печатающей системы 11, а затем в заданной за счет этого сетке периодов соответствующе настроенный сигнал управления выдает по одной чернильной капли на каждый период T_res собственного колебания, в частности в одну и ту же фазу собственного колебания. Это обуславливает для подачи команд управления, в частности при более чем одной чернильной капле на каждую последовательность точек изображения, формулу:

T_tropf = T_res .

Таким образом, печатающая система подчинена собственной частоте системы; эта собственная частота образует т.н. такт печати. Однако оказалось, что эта тактовая частота f_res сравнительно мала и поэтому ограничивает скорость печати. Это, в свою очередь, приводит к максимально возможному сокращению на практике количества чернильных капель на каждую последовательность изображения, чтобы сохранить более или менее приемлемую скорость печати; однако, это, в свою очередь, обуславливает уменьшение точности печати, так как в этом случае каждая чернильная капля должна иметь сравнительно большой объем, что не обеспечивает возможность точной градации.

Из недостатков описанного уровня техники следует изобретательский замысел усовершенствования способа по родовому понятию таким образом, чтобы обеспечить возможность повышения скорости печати и/или при равной или увеличенной скорости печати повысить точность градации насыщенности цвета.

Решение этой задачи обеспечивает подачу энергии в печатающую систему посредством сигнала управления только в случае фактической необходимости выталкивания чернильной капли.

Таким образом, при отказе от инициирования собственного колебания перед последовательностью точек изображения печатающая система находится сначала в положении покоя. Первую каплю печатают с большой амплитудой подачи команды управления, однако с укороченной длительностью импульса для минимизирования подаваемой в систему энергии, за счет чего собственная частота сопровождается отсутствием возбуждения или минимальным возбуждением, печатающая система вследствие этого не начинает колебание даже после первой чернильной капли, а менее чем за период T_res собственного колебания снова приходит в состояние покоя, предпочтительно даже менее чем за полпериода T_res собственного колебания. Это обеспечивает возможность выдавать импульс управления для последующей чернильной капли за толику периода T_res. Поэтому не происходит ритмическое возбуждение в такте собственной частоты f_res и отсутствует возможность возникновения собственного колебания в процессе нескольких последовательных импульсов управления. Более того, печатающая система после каждой чернильной капли снова возвращается в состояние покоя.

Предпочтительным оказалось, чтобы минимальный временной отрезок T_tropf между последовательными по времени сигналами управления печатью был не равен периоду T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≠ T_res .

Предпочтителен определенный безопасный промежуток Τ_ε = |T_res - T_tropf| ≥ 0 между обоими периодическими параметрами T_tropf ≠ T_res, чтобы даже при прямой последовательности сигналов управления не возбуждалось резонирующее колебание или чтобы возникшее от последовательности сигналов управления колебание гасилось с необходимой эффективностью. Такой промежуток безопасности определяют по формуле

Т_ε = |T_res - T_tropf| ≥ μ * T_res,

где 0 < μ < 1, в частности μ = 1/5, или μ = 1/4, или μ = 1/3.

В одном из вариантов осуществления минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью равен или предпочтительно меньше трех четвертей периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≤ T_res/1 ,33.

Это соответствует параметру μ, составляющему μ = 1/4.

В одном из вариантов осуществления минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью равен или предпочтительно меньше двух третей периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≤ T_res/1 ,5.

Это соответствует параметру μ, составляющему μ = 1/3.

В другом варианте осуществления минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью равен или предпочтительно меньше половины периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≤ T_res/1 ,66.

Это соответствует параметру μ, составляющему μ = 2/5.

В другом варианте осуществления минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью равен или предпочтительно меньше половины периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≤ T_res/1 ,75.

Это соответствует параметру μ, составляющему μ = 3/8.

С другой стороны, минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью нельзя произвольно минимизировать, так как в противном случае последовательные чернильные капли либо сольются во время полета, либо вообще не отделятся от сопла. Поэтому:

T_tropf ≥ v * T_res,

где 0 < v < 1 , в частности, v = 1/5, или v = 1/4, или v = 1/3.

В изобретении, например, предложено, чтобы минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью был равен или, предпочтительно был больше одной трети периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≥ T_res/ 4.

Это соответствует параметру v, составляющему v = 1/4.

Поэтому в изобретении предложено, чтобы минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью был равен или, предпочтительно был больше одной трети периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≥ T_res/ 3.

Это соответствует параметру v, составляющему v = 1/3.

Также предпочтительно, чтобы минимальный временной промежуток Τ_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления печатью был равен или, предпочтительно был больше одной трети периода T_res = 1/f_res колебания резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы:

T_tropf ≥ T_res/ 2,5.

Это соответствует параметру v, составляющему v = 2,5.

Из указанных определений для μ и v следует, что:

μ + v ≤ 1.

Оптимальный результат обеспечен, если последующий импульс управления следует примерно точно в момент, когда возбужденное предыдущим импульсом управления резонирующее колебание завершило половину периода, так как в этом случае новый импульс управления антицикличен предыдущему и даже противонаправлен ему, т.е. в идеальном случае гасит последний. Оптимальной реализацией этого служит:

T_tropf = T_res/2.

На практике даже немного отличные от этого параметры обеспечивают хороший результат, т.е.:

0,4 ^* T_res < T_tropf < 0,6 * T_res,

или, в частности:

0,45 ^* T_res < T_tropf < 0,55 * T_res.

Такая система подачи команд полностью отлична от принятой в уровне техники, когда энергии последовательных импульсов управления суммируются при наложении, т.е. происходит дальнейшее усиление резонирующего колебания. В данном изобретении, в отличие от этого, энергии последовательных импульсов управления наложены вычитательно, т.е. это гасит любое резонирующее колебание. Иначе говоря, если уровень техники поощряет резонирующее колебание, то данное изобретение нацелено на его погашение.

Предпочтительным побочным эффектом способа по данному изобретению является, по меньшей мере, удвоение капельной частоты, в отдельных случаях – даже ее дальнейшее увеличение. Это обеспечивает возможность выделения на каждую точку изображения нескольких капель.

Согласно изобретению предложено, чтобы размеры или объемы чернильной капли не зависели от длительности или других характеристик предыдущего импульса управления. Это обеспечивает не только производство нескольких капель на каждую точку изображения, но и их различный размер.

Таким образом, размеры или объемы чернильных капель при печати одной точки изображения отличны друг от друга и/или независимы друг от друга.

В одном из вариантов осуществления изобретения последовательность различных размеров капель не линейна. Она может быть, например, логарифмичной - 8 : 4 : 2 : 1. Понятно, что при такой системе размеры капель варьируются между максимальным объемом V_max и минимальным объемом V_min , например V_max = 15 * V_min. Для объема чернил 7 ^* V_min на одну точку изображения необходимы капли с размером 4 ^* V_min, 2 * V_min и 1 * V_min; объем чернил 12 ^* V_min на одну точку изображения ответствует размеру капель 8 * V_min und 4 ^* V_min и т.д.

Размер или объем капли можно увеличить путем повышения амплитуды импульса управления. Это отклоняет диафрагму 15 дальше и увеличивает объем перемещаемых чернил.

Другой возможностью увеличения размера или объема чернильной капли является увеличение общей продолжительности импульса управления или длительности ровной фазы импульса управления. За счет этого отделяемая капля забирает большее количество чернил.

Размер или объем чернильной капли можно также увеличить путем увеличения длительности восходящего и/или нисходящего фронта импульса управления. Это обеспечивает для механизма увеличение времени реагирования на импульс управления и возможность перемещения большего объема чернил, отделяемого затем в виде капли.

Отличием изобретения является также то, что в любом случае для точки изображения с нулевой интенсивностью цвета, соответствующей отсутствию чернильной капли, отдается сигнал удержания места, интенсивность которого слишком мала для осуществления отрыва капли; если же точке изображения не назначена нулевая интенсивность цвета, что соответствует одной или нескольким чернильным каплям, то ни до, ни между импульсами управления этой последовательностью точек изображения не присутствует предварительный или промежуточный сигнал. С одной стороны, это не снижает скорость печати за счет излишних промежуточных сигналов; с другой стороны, отсутствует излишний расход энергии, нагревающий в первую очередь печатную головку и обуславливающий из-за этого неточность печати. В конечном итоге следующие друг за другом импульсы управления оптимально настроены относительно друг друга таким образом, что для необходимого подавления резонирующих собственных колебаний не нужны дополнительные сигналы.

Дополнительные признаки, детали, преимущества и технические результаты данного изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы, а также в описании предпочтительного варианта осуществления изобретения на основе чертежей, на которых изображено:

Фиг.1 а-с - различные проекции струйной печатающей головки;

Фиг. 2 - вертикальный разрез печатающей системы струйной печатающей головки по Фиг. 1;

Фиг. 3 - схема системы чернильной камеры струйной печатающей головки по Фиг. 1;

Фиг. 4 - схема электроники подачи команд струйной печатающей головки по Фиг. 1;

Фиг. 5 - временная диаграмма обычного сигнала управления для печатающей системы по Фиг. 1 или пропорциональный ей сигнал отклонения пьезоэлемента;

Фиг. 6 - временная схема сигнала управления по данному изобретению для печатающей системы по Фиг. 1;

Фиг. 7 - возможности влияния на сигнал управления для варьирования размера или объема капли, причем „ + " соответствует процессу увеличения размера капли, а „ - " соответствует процессу уменьшения;

Фиг. 8 - пример временной схемы последовательности импульсов управления по данному изобретению для отображения возможности варьирования количества чернил путем наложенной печати несколькими каплями с различным объемом; а также

Фиг. 9 - пример временной схемы последовательности точек изображения согласно уровню техники, когда импульсы управления равны по силе и длине, за счет чего чернильные капли имеют одинаковый объем.

Устройство струйной печатающей головки 1 и одной из ее печатающих систем 11 подробно описано ранее на основе Фиг. 1 – 4.

Обычный принцип работы такой печатающей системы показан на Фиг. 5. На ней в качестве графика 20 показано отклонение х или -х соединенной с диафрагмой 15 части пьезоэлемента 16. Верхняя линия сигнала соответствует своего рода нулевому положению пьезоэлемента 16 или диафрагмы 15. При этом чернильная камера 12 еще полностью заполнена чернилами. Вниз показано отклонение пьезоэлемента 16 или диафрагмы 15 от чернильной камеры 12, вызывающее увеличение объема V чернильной камеры. Это увеличение объема AV примерно равно отклонению Δχ диафрагмы 16, умноженному на основную площадь F чернильной камеры 12 или полностью перекрывающей ее диафрагмы 16:

AV = Q ^* Δχ.

На Фиг. 5 по ординате показано отклонение –х, т.е. смещение диафрагмы вверх относительно чернильной камеры 12. Если график 20 возрастает, то приближается диафрагма 16 к чернильной камере 12 на величину |Δχ|, что уменьшает объем V на величину |AV| = Q * |Δχ|, т.е. ΔV < 0. Иначе говоря, вверх показано –Δχ, а вниз – соответственно -ΔV.

На Фиг. 5 по абсциссе показано время t.

Первый импульс 21 начинается при t = 0. Отклонение 21 на Фиг. 5 показано при этом вниз, т.е. Δχ увеличивается, вместе с объемом V чернильной камеры, что засасывает объем ΔV чернил в чернильную камеру 12.

Однако отклонения 21 недостаточно велико, за счет чего затянутый объем ΔV меньше объема V_tropf капли:

AV < V_tropf.

Следовательно, при последующем обратном отклонении диафрагмы 16 из сопла 8 чернильная капля не выходит, а происходит только выгибание наружу плоскости поверхности чернил через форсунку 8, но не происходит ее отрыв.

Этот энергоемкий процесс возбуждает в печатающей системе 11 собственное колебание с резонирующей частотой f_res, причем в показанном примере период T_res = 1/f_res резонирующего собственного колебания составляет около 15 ps.

Затем по определенной тактовой сетке происходит генерирование следующего импульса 22 для выдавливания нескольких чернильных капель 24. Каждый последующий импульс 22 состоит по Фиг. 5 из нисходящего фронта, в то время как объем V чернил, увеличенный на объем ΔV, составляет:

ΔV = V_tropf.

За короткую ровную фазу 23 последующего импульса 22 чернила из чернильного картриджа 14 по чернильной трубке 13 перетекают в чернильную камеру 12 соответствующей печатающей системы.

В заключение диафрагма 16 переходит снова в свое исходное положение, что уменьшает объем V внутри чернильной камеры 12 на величину ΔV. Однако этот объем чернил соответствует объему V_tropf чернильной капли, что отрывает затем последнюю за пределами сопла 8.

Такой “конечный” период, за который чернила засасываются в чернильную камеру 12 и выдавливаются через сопло 8 до начала следующего движения засасывания диафрагмы 16, соответствует периоду T_res собственного колебания печатающей системы 11, за счет чего начало каждого периода происходит на одном и том же этапе фазы собственного колебания.

Чтобы период T_seq всей последовательности точек изображения составлял максимально примерно 50 μs, на каждую последовательность точек изображения выделено максимально только три чернильных капли 24. Так как далее объем всех чернильных капель 24 приблизительно одинаков, насыщенность цвета I_F точки изображения меняют только в рамках грубой растровой сетки, в частности поэтапно:

I_F = 0 ^* I₀;

I_F = 1 ^* I₀;

I_F = 2 ^* I₀;

I_F = 3 ^* I₀;

где I₀ насыщенности цвета каждой отдельной чернильной капли соответствует конкретному размеру.

Таким образом, речь идет о максимально четырех различных величинах, что соответствует информации с объемом 2 бит: 00 = 0; 01 = 1; 10 = 2; 11 = 3.

Это типично для струйного принтера, однако не является положительным результатом, так как, например, параметры насыщенности точек изображения фотографического изображения имеют намного более мелкую зернистость, например, 16 различных оттенков насыщенности цвета на точку изображения и цвет (4 бит) или 64 оттенка насыщенности, или 128 и даже 256 оттенков насыщенности.

Чтобы решить для струнного принтера указанную проблему печати относительно ограниченной скорости печати и сильно уменьшенной зернистости цветовой насыщенности, в изобретении для, в принципе, такой же печатающей головки 1 или для идентичной печатающей системы 11 предложен показанный на Фиг. 6 способ подачи команд.

Этот способ основан на идее не зависеть от собственного колебания печатающей системы 11 с резонирующей частотой f_res, а избегать ее, чтобы в системе совсем не возбуждать собственное колебание для исключения выделения чернильной капли 24 синхронно с колебанием печатающей системы 11 и для обеспечения возможности выделять ее теоретически в любой момент.

Для предотвращения собственного колебания печатающей системы 11 с резонирующей частотой f_res изобретение предлагает следующее:

Полное отсутствие в способе по данному изобретению, с одной стороны, возбудительного импульса 22’, предшествующего импульсу 21’ на печать и возбуждающего последний.

Поэтому в любом случае первый импульс 22’ встречает диафрагму 16 в положении покоя – в печатающей системе 11 действуют заданные условия и выделение первой чернильной капли 24 происходит с высокой точностью.

Также, для предотвращения собственного колебания сокращают ровную фазу 23’. Если в уровне техники продолжительность T_plat ровной фазы больше продолжительности T_{anst ,} T_abf восходящего или нисходящего фронта, то:

T_plat < T_anst

T_plat < T_abf

Это обеспечено увеличением максимального отклонения Δx_max при примерно постоянном возрастании восходящего и нисходящего фронта. Это сокращает необходимое на засасывание одного и того же объема ΔV чернил время T_plat, так как из-за разницы давления между чернильной камерой 12 и чернильным картриджем 14 возрастает скорость протекания.

Следовательно, это реализовано согласно:

T_abf + T_plat + T_anst < T_res/4,

в частности

T_abf + T_plat + T_anst < T_res/5.

Это приводит к смещению спектра такой единичной волны в область более высоких частот с намного более высокой частотой по сравнению с резонирующей частотой f_res. Поэтому не происходит возбуждение резонирующей частоты f_res.

Также, для предотвращения резонирующего собственного колебания в печатающей системе 11 дополнительно сокращают длительность периода T_tropf для выдавливания чернильной капли следующим образом:

T_tropf ≤ T_res 1,5.

За счет этого при f_res в спектре отсутствуют спектральные доли и, следовательно, не происходит возбуждение собственного колебания.

Кроме этого при продолжительности периода T_tropf = T_res /2 последующий импульс давления снова гасит антициклическим положением по фазе ранее возбужденное в отдельных случаях собственное колебание частоты f_res.

С другой стороны, продолжительность периода не должна быть слишком короткой, чтобы следующие друг за другом чернильные капли 24 в фазе полета оставались разделенными и не соединялись неконтролируемо в полете, что может вызвать отклонение размера вытянутых из сопла 8 капель 24 от заданного объема. Для этого в изобретении предложено следующее неравенство:

T_tropf ≥ T_res /3.

Для способа по данному изобретению особенно предпочтительны такие печатающие головки 1 или печатающие системы 11, у которых движение диафрагмы 15, ограничивающей, по меньшей мере, частично чернильную камеру 12, вызвано пьезоэлементом 16. Его действие направлено, как правило, вертикально диафрагме 15. Однако существуют разные виды подобных печатающих головок с пьезоэлементом, различающихся, в частности, схемой расположения диафрагмы 15 и воздействующего на нее пьезоэлемента 16 относительно положения и продольной направленности форсунки 8:

В схеме, называемой специалистами «Piston Shooter» диафрагма 15 расположена между соплом 8 и пьезоэлементом 16, а действие последнего направлено соосно или параллельно продольному направлению сопла 8.

В схеме, называемой специалистами «Side Shooter» диафрагма 15 расположена сбоку чернильной камеры 12, так сказать рядом с соплом 8. Если диафрагма 15 параллельна направлению сопла, то действие пьезоэлемента 16 вертикально продольному направлению сопла 8, а движение вытесненной капли 24 направлено, следовательно, под углом 90° к направлению действия пьезоэлемента 16.

Существует также т.н. схема «Shared Wall», в которой пьезоэлементы 16 воздействуют с двух сторон на расположенную сбоку диафрагму, предпочтительно противонаправленно; продольное направление сопла 8 и направление движения выходящей из него капли 24 смещены друг против друга на 90° относительно общей линии воздействия пьезоэлементов 16.

Изобретение обладает рядом преимуществ:

Момент сигнала на выстреливание не зависит от предварительного сигнала или колебания, так как отстрел капель происходит при отсутствии частоты. В любом случае, если насыщенность цвета точки изображения нулевая, т.е. чернильная капля отсутствует, то выходит сигнал пропуска места, интенсивность которого аналогично предварительному сигналу из уровня техники слишком мала, чтобы инициировать отстрел капли. Такой сигнал пропуска места предназначен только для поддержания у чернил в чернильной камере 12 во время пассивной фазы готовой к печати оптимальной вязкости. Кроме этого, предшествующий сигнал команды управления гасит остаточное собственное колебание, если команда управления антициклична, т.е. соответствует T_tropf = T_res /2.

Способ по данному изобретению обеспечивает возможность последовательного отстрела чернильных капель 24 разного, взаимно независимого размера без возможности их влияния друг на друга.

При этом размер капель зависит только от:

- длительности восходящего и/или нисходящего фронта импульса давления (в результате более короткого фронта выходит капля с меньшим размером) и/или

- от общей продолжительности импульса давления (в результате более короткого импульса выходит капля с меньшим размером), и/или

- от амплитуды или силы импульса давления (при меньшей амплитуде выходит капля с меньшим размером)

и соответственно наоборот, т.е. противонаправленные процессы увеличивают размер капель.

Варьирование указанных параметров обеспечивает возможность за одну последовательность печати одной точки изображения посредством нескольких импульсов печати отстреливать несколько капель 24 разного размера или объема для получения полутонов насыщенности цвета.

В отличие от этого размер капель только условно зависит от диаметра сопла, так как при отстреле отсутствует колебание мениска капли, и он ограничен сопловым колесом, размер капель зависит только от энергии импульса. В существующем уровне техники диаметр сопла является определяющим параметром для размера капли.

В данном изобретении отстреленные капли очень стабильны и точны.

Максимальная скорость капель снижена; одновременно, до или после основной капли отсутствуют нежелательные сопутствующие капли.

Способ по данному изобретению обеспечивает по сравнению с существующим уровнем техники возможность намного более высокой частоты отстрела капель с одновременным повышением точности и вариабельности размеров капель. Обеспечена возможность увеличения частоты примерно со 100% до 200%, причем с возможностью достижения более точных оттенков серого цвета.

Список условных обозначений

1 Струйная печатающая головка

2 Плата

3 Крепежное отверстие

4 Крепежное отверстие

5 Краевая зона

6 Центральная часть

7 Плоская сторона

8 Сопло

9 Головки винтов

10 Плоская сторона

11 Печатающая система

12 Чернильная камера

13 Чернильный канал

14 Чернильный картридж

15 Диафрагма

16 Пьезоэлемент

17 Задний блок

18 Электросхема управления

19 Питающее напряжение

20 Граф

21 Первый импульс

22 Последующий импульс

23 Ровная фаза

24 Капля

Изобретение относится к способу подачи команд управления струйной печатающей головки, включающему, по меньшей мере, печатную систему с соплом на обращенной к запечатываемому материалу стороне чернильной камеры, закрытой, по меньшей мере, частично предпочтительно с обращенной от запечатываемого материала стороны диафрагмой, отклоняемой посредством механически соединенного с диафрагмой пьезоэлемента с электронным управлением от чернильной камеры, чтобы засасывать в нее чернила из картриджа, и отклоняемой к или в чернильную камеру для выдавливания из нее через сопло чернильной капли, причем печатная система, состоящая из чернильной камеры, диафрагмы и пьезоэлемента с электронной схемой управления, представляет собой колебательное образование, возбуждаемое энергоемкой командой управления к колебанию с собственной резонирующей частотой f_res, т.е. не происходит или почти не происходит подавление колебания с периодом T_res = 1/f_res, причем насыщенность цвета точки изображения печати варьируют путем возможности выдавливания из того же сопла последовательно нескольких чернильных капель на каждую точку изображения с временным интервалом T_tropf = 1/f_tropf, причем сигнал управления заводит энергию в печатающую систему точно в тот момент, когда фактически необходимо выдавить чернильную каплю. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ подачи команд управления струйной печатающей головки (1), включающей, по меньшей мере, одну печатную систему (11) с соплом (8) на обращенной к запечатываемому материалу стороне чернильной камеры (12), закрытой, по меньшей мере, частично предпочтительно с обращенной от запечатываемого материала стороны диафрагмой (15), отклоняемой посредством механически соединенного с диафрагмой (15) пьезоэлемента (16) с электрическим управлением от чернильной камеры (12), чтобы засасывать в нее чернила из картриджа (14), а также и отклоняемой к или в чернильную камеру для выдавливания из нее через сопло (8) чернильной капли (24), причем печатная система (11), состоящая из чернильной камеры (12), диафрагмы (15) и пьезоэлемента (16) со схемой (18) управления представляет собой колебательное образование, возбуждаемое энергоемкой командой управления к колебанию с собственной резонирующей частотой f_res, т.е. не происходит или почти не происходит подавление колебания с периодом T_res = 1/f_res, причем насыщенность цвета точки изображения печати варьируют путем возможности выдавливания из того же сопла (8) последовательно нескольких чернильных капель (24) на каждую точку изображения с периодом T_tropf = 1/f_tropf для выдавливания чернильной капли, отличающийся тем, что посредством сигнала управления заводят энергию в печатающую систему (11) точно в тот момент, когда фактически необходимо выдавить чернильную каплю (24), причем для периода T_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления и периодом колебания T_res = 1/f_res резонирующей частоты f_res печатающей системы (11) действительно соотношение:

T_tropf ≤ T_res/1,5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минимальный временной интервал T_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления не равен периоду колебания T_res = 1/f_res резонирующей собственной частоты f_res печатающей системы (11):

T_tropf ≠ T_res.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что минимальный временной интервал T_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления равен или предпочтительно меньше двойного периода колебания T_res = 1/f_res резонирующей частоты f_res печатающей системы (11):

T_tropf ≤ T_res/2.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что минимальный временной интервал T_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления равен или предпочтительно больше одной трети периода колебания T_res = 1/f_res резонирующей частоты f_res печатающей системы (11):

T_tropf ≥ T_res/3.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что минимальный временной интервал T_tropf между последовательными по времени сигналами давления-управления равен или предпочтительно больше двух пятых периода колебания T_res = 1/f_res резонирующей частоты f_res печатающей системы (11):

T_tropf ≥ T_res/2,5.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размер или объем чернильной капли (24) увеличивают путем повышения амплитуды импульса управления.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размер или объем чернильной капли (24) увеличивают путем увеличения общей продолжительности импульса управления или длительности ровной фазы импульса управления.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размер или объем чернильной капли (24) увеличивают путем увеличения продолжительности восходящего и/или нисходящего фронта импульса управления.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размер или объем чернильной капли (24) не зависит от продолжительности или других характеристик предшествовавшего импульса управления.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размеры чернильных капель (24) последовательности печати точки изображения отличны друг от друга и/или не зависят друг от друга.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что последовательность различных размеров капель не линейна.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в любом случае, если насыщенность цвета точки изображения нулевая, т.е. чернильная капля отсутствует, то выходит сигнал пропуска места, интенсивность которого аналогично предварительному сигналу из уровня техники слишком мала, чтобы инициировать отстрел капли; однако если насыщенность цвета точки изображения не нулевая, т.е. соответствует одной или нескольким чернильным каплям, то перед и между импульсами управления для этой последовательности печати точки изображения отсутствует предварительный или промежуточный сигнал.