Способ управления органом чернильной записи и устройство для управления органом чернильной записи Советский патент 1983 года по МПК B41J3/04 

Т7

So

2, Устройство для управления органом чернильной записи, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, расположенный на органе чернильной записи, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности управления, оно имеет источники тока, переключатели и генератор сигналов, причем выходы источников тока соединены с пьезоэлектрическим преобразователем посредством переключателей, соединенных между собой, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами генератора сигналов,

1. Способ управления органом чернильной записи, состоящий в , тии и расширении органа чернильноо записи с помощью пьезоэлектрического преобразователя, отличают щ и и с я Тем, что, с целью повыУения эффективности .управления органом чернильной записи, фиксируют ртатическое состояние органа чернильной записи, затем расширяют его из статического состояния, сжимают до состояния, превышающего статическое, и расширяют до статического состояния, после чего операции повторяют, причем сжатие И; расширение осуществляют за счёт протекания через пьезоэлектрический преобразователь пульсного тока, импульсы которого имеют противоположную полярность и переменную длительность. -b-rf-2-4 b1t // - 5/5г- -f 2 3 tX) 5 li/ fff

Изобретение относится к способу управления органом чернильной записи, а также к устройствам для управления органом чернильной записи.

Известен способ управления органом чернильной записи, состоящий в сжатии и .расширении органа чернильр ной записи с помощью пьезоэлектрического преобразователя.

Известно устройство для управления органом чернильной записи, содержащее пьезоэлектрический преобразователь , распрложенный на органе чернильной записи l .

Недостатд ом известных решений является невысокая эффективность управления органом чернильной записи л

Цель изобретения - повышение эффективности управления органом чернильной записи,

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления органом чернильной записи, состоящему в сжатии и расширении органа чернильной записи с помощью пьезоэлектрического преобразователя, фиксируют статическое состояние органа чернильной записи, затем расширяют его из статического состояния, сжимают до состояния, превышающего статическое, расширяют до ста тического состояния, после чего . операции повторяют, причем сжатие и расширение осуществляют за счёт протекания через пьезоэлектрический преобразователь импульсного то. ка, импульсы которого имеют противоположную полярность и переменную длительность, : ;; . . Поставленная Цель достигается тем, что устройство для управления органом чернильной записи. Содержащее пьезоэлектрический преобразовав таль, расположенный на органе чернильной записи, имеет источники тока, переключатели и генератор сигналов, причем выходы источников тока соединены с пьезоэлектрическим преоразователем посредством переключателей, соединенных между собой, управляющие входы которых соединены с

соответствующими выходами генератора сигналов.

На фиг. 1 изображен записывающий орган чернильной записи с генераТором управляющего напряжения; на фит, 2 - диаграмма.импульсов; на фиг, 3 - пример исполнения генератора сигналов; на фиг. 4 - другая диаграмма импульсов.

На фиг. 1 показана в разрезе принципиальная конструкция записывающего органа чернильной записи и генератор управляющего напряжения для пьезоэлектрического преобразователя.

Записывающий орган чернильной записи состоит из .трубчатой формы упругой камеры 1 сжатия из Стекла или синтетического материала. Направленный к записывающей среде 2. конец камеры 1 сжатия выполнен в виде пишущего наконечника 3. Другой конец через дроссель 4 соединен с емкостью для запаса чернил 5. Камера сжатия. окружена пьезоэлектрическим преобразователем б в форме полого цилиндра (торойд), который благодаря использованию пьезоэлектрического эффекта сужает или расширяет объем камеры 1 в такт управляющего напряжения Lig ,

Устройство также содержит электроды 7 и 8 для создания электрического поля, проводник 9, генератор 10, источники 11 и 12 тока, перек лючатели 13 и 14, провода 15 и 16, генератор 17 сигналов, электрическую линию 18, корректирующие каскады 19 и 20, провоДа 21, связывающие между собой элементы 22 - 24 задержки, и элемент И-НЕ 25, при этом выходы источников 11 и 12 тока соединены с пьезоэлектрическим преобразовате лем 6 посредством переключателей 13 и 14, соединенных между собой, управляющие входы которых соединены . с соответствующими выходами генератора 17 сигналов.

Устройство функционирует следующим образом.

В статическом спокойном состоянии, при котором в пишущем наконечнике 3 действует незначительное понижение давления на выходе наконечника образуется вогнутый чернильный мениск, и из пишущего наконечника 3 чернила не подаются. Статическое спокоййое состояние устанавливаемся посредством управляющего напряжения смещенияUgv Только при соответствующем управлении пьезоэлектрического преобразователя б благодаря распространяющейся в камере 1 сжатия волне давления выдавливается чернильный лепесток из пишущего наконечника 3. Чернильный лепесток распадается на один или несколько чернильных капель, которые попадают на записывающую среду 2 и образуют печатные точки.

Преимущество такой системы пониженногсз давления состоит в том, что записывгиощий органвключается и выключается путем электрического управления.

Пьезоэлектрический преобразователь в примере исполнения состоит из радиально поляр зованной пьезокерамики. . .

На внутреннюю и наружную поверхности пьезоэлектрического полого цилиндра напыляются металлические слои в виде электродов 7 и 8 для создания электрического поля. Благодаря контактированию пьезокерамика электрически ведет себя как конденсатор с относительно большой емко стью. Электрод 7 соединен с потенциалом массы, а к электроду 8 подается управляющее нгшряжение Ug которое образуется посредством управляющего тока Dg , протекающего по проводнику 9, . . .

Управляющий ток 5 (Образуется в генераторе 10 из двух постоянных токов 3( и Oj различной полярности, которые образуются S двух источникаХ11 и 12 тока. Источники 11 и 12 токов посредством соответствующих коммутационных средств (в примере исполнения с помощью двух переключателей 13 и 14) могут включаться и выключаться.

Переключатели 13 и 14 могут управляться .цифровыми коммутационными сигналами S, и 5, которые поступают по проводам 15 и 16 и образуются в генераторе 17 сигналов в соответствии: с командой записи, поступающей по линии 18.

Постоянные токи -Зд и J равны по величине, но могут быть применены также токи произвольной величины. Для согласования характеристики изменения тока со свойствами жидкости и записывающего органа с чернильной записью токи 34 и Зг предварительно корректируются-различным образом с помощью корректирующих каскадов 19 и 2Q таким образом, что образуется управляющий сигнал 3 g,

Каждая команда So на линии 18 осуществляет охшн записывающий цикл для образования капель, который состоит из трех следующих одна за другой независимых фаз через определенные

временные интервалы, а именно из под- готовительной фазы I , фазы записи I) и фазы регенерации lit.

Характеристика изменения упра1вляющего тока, обусловленная цифровыми

коммутационными сигналами 6 и Sj показана на диаграмме фиг, 2, Подготовительная фаза 1 обозначена временным интервалом , фаза записи 1) временным интервалом tj-t и фаза

регенерации Ш - временным интервалом .

Соответствующий ход управляющего . напряжения (J 5 на электроде 8 пьезоэлектрического преобразователя 6 также показан на диаграмме фиг, 2,

При управляющем напряжении DS в направлении напряжения поляризации Up пьезокерамики увеличивается, а при соответствующем управляющем напряжеНИИ противоположной полярности уменьшается объем камеры 1 сжатия.

Ход управляющего напряжения соответствует характеристике, согласно которой происходит также изменение объема камеры сжатия.

Статическое состояние камеры 1

сжатия определяется управляюсцим напряжением смещения и управляющим током . Размах напряжения между максимальным и минимальным управляющими напряжениями U 5т лежит симметрично относительно управляющего напряжения смещенияU ду .

Ниже подробно объясняются характеристики изменения кривых, приведенных на фиг, 2,.

Во время подготовительной 1 во временном интервале t -t2BKn|04eH первый источник 11 тока под действием сигнала Si , При этом протекает

постоянный ток Зз l управляющее напряжение DS возрастает в направлении напряжения поляризации 1)р от уп-т равляющего напряжения смещения до максимального значения 1)д,„ ,

Благодаря этому камера 1 сжатия расширяется непосредственно перед фазой записи относительно статичес-. кого состояния, так что снова чернила поступают из емкости для запаса

чернил 5 в камеру 1 сжатия,

Благодаря подготовительной .фазе преимущественным образом повышается скорость выхода чернильных капель из пишущего наконечника 3 и этим самым повышается рабочая скорость записывающего устройства с чернильной

записью.

В течение последующей фазы записи И во временном интервале t2-t3 включается второй источник 12 тока под действием коммутационного сигнала Sj, а первый источник 11 постоянного тока выключается коммутационны сигналом St . Теперь протекает постоный управляющий ток , а управляющее напряжение Ug линейно падает от максимального дополнитель ного значения напряжения смещения Up

Камера 1 сжатия уменьшается относительно статического состояния. Благодаря избыточному давлению черг нильный мениск изгибается в отверст тии наконечника наружу и появляется чернильный лепесток, который распадается на одну или несколько капель

Величина управляющего напряжения Ug в фазе записи определяет объем чернильной капли. Посколь11су схема генератора 10 работает стабильно, т так же является постоянным объем от дельных капель. Благодаря этому образуется равномерная последовательность капель..

За фазоД записи следует фаза регенерации 111 в течение временного интервала . В фазе регенерации снова включен первый источник 11 тока коммутационным сигналом Sj, а второй источник 12 тока выключен коммутационным сигналом 62. При этом протекает постоянный управляющий ток У5 управляющее напряжение UQ линейно возрастает от минимального значения до управляющего напряжения смещения Ugv в направлении -напряжения поляризации Up.

Камера 1 сжатия расширяется до статического ротояния, и из емкоетл 5 для запаса чернил дополняется недостающее количество чернил, израсходованное в фазе записи путем образования капель.

Благодаря точно управляемому изменению направления управляющего напряжения Ug в момент времени tg преимущественным.образом достигается целенаправленный разрыв чернил в оТ;В(Эрстии пишущего наконечника 3, Этим устраняется образование паразитных колебаний.

Одновременно избыточные чернила всасываются обратно в пишущий наконечник 3 от его отверстия, пока не образуется снова вогнутый чернильный мениск. Этим самым достигается автоматическая чистка пишущего наконечника 3.

В момент времени t заканчивается цикл записи и непосредствено после зтого может быть повторен новый цикл записи. При этом достигается высокая частота следования, поскольку не требуется время на успокоение из-за отсутствия паразитных колебаний.

Благодаря указанному управлению для пьезоэлектрического преобразователя 6 можно точно установить временной интервал для каждой отдельной фазы индивидуально и независимо от других фаз путем определенного включения и выключения источников 11 и 12 тока. Таким образом можно добиться непрерывного желаемого изменения камеры 1 сжатия путем изменения управляющего напряжения.

Благодаря этому преимущественным образом можно оптимально согласовать каждую фазу по длительности и характеристике с токовыми соотношениями, задаваемыми конструкцией записывающего органа и свойствами жидкости.

С помощью изменения управляющего напряжения 1) в записывающей фазе II можно точно дозиррвать объем капель.

Кроме -того, энергия импульса в отдельных фазах постоянно возрастает. Следовательно, требуется все более незначительный подвод энергии.

Схема генератора 10 выполнена таким образом, что характеристики изменения тока и напряжения не зависят от колебаний температуры и напряжения питания и поэтому являются стабильными. Благодаря этому достигается высокая скорость повторения последовс1тельности капель, форма капель, объем капель и угол выхода капель из пишущего наконечника 3.

На фиг. 1 показан записывающий оргай с чернильной записью только с одной камерой сжатия-и с одним пишущим наконечником 3. Так называемые матричные или мозаичные записывающие устройства имеют большое число таких отдельно управляемых камер сжатия И пишущих наконечников. В.этих случаях также можно использовать указанное токовое управление для отдельных пьезоэлектрических преобразователей.

В записывающих устройствах при избыточном давлении записывающий орган выдает непрерывную последовательность чернильных капель. Чернильные капли в зависимости от знакогенератора электрически заряжаются и в зависимости от заряда отклоняются в электрическом постоянном поле или на Зсшисывающую среду, или в чернильный ОТСТОЙНИК. Непрерывная последовательность капель.образуется или как описано - путём изйенения объема камеры сжатия, или путем механической вибрации пишущего наконечника с помощью пьезоэлектрического преобра.зователя.

Поскольку образование капель должно быть синхронизовано со знакогенератором, то оказывается чрезвычайно выгодным иметь высокую стабильность последовательности капель и их объема.

На фиг, 3 показан пример выполнения cxeMiii генератора 17 сигналЬв/форпирующего цифровые коммутационные сигналы S и

Генератор 17 сигналов состоит по существу из трех последовательно включенных элементов 22 - 24 задержек в виде моностабильных мультивибраторов, время задержки Т, Т, Т которых могут регулироваться.

На первый элемент 22 задержки поступает команда записи по линии 18 Выходные сигналы элементов 22 и 24 задержек связаны через элемент И-НЕ 25, на выходе которого возникает на линии 15 цифровой коммутационный сигнал Si Выходной сигнёш элемента 23 соответствует цифровому коммутационному сигналу S2 на проводе 16.

Принцип работы генератора 17 сиг налов объясняется с помощью диаграмм приведенных на фиг, 4, где So соответствует команде записи и выходному сигналу элемента 22, 5 коммутационному сигналу и выходному сигналу элемента 24, Si - коммутационному сигналу. Диаграмма импульсов идентична диаграммам управляющего тока 3s и управляющего напряжения Us на фиг. 2.

Цикл записи осуществляется командой записи 5 , который запуекает элемент 22. Элемент 22 задержки через время т задержки запускает злемент 23 задержки,. чер«з йремя т7 задержки запускает злемент 24 задержки. Через время Т| задержки появляется выходной сигнгш на элементе 24 задержки.

0

Время Т задержки определяет длительность подготовительной фазы 1, время задержки Tg - длительность записывающей фазы 11 и время задержки Т - длительность фазы регенерации Ml.

5

Если токи J( и Jy равны по величине, то выбирается и , При различных токах J и Jj времена задержки соответственно изменяются

0 таким образом, чтобы в конце цикла записи снова достигнуть начальиоел состояние Управляющего напряжения Us на пьезоэлектрическом преобразователе б .

5

Использование изобретения повышает эффективность управления органом чернильной записи.

5/77

jr

1/р

U

Sff

114%tL

It Ml

fl

tf 2. 4