Чернильное струйное записывающее устройство Советский патент 1987 года по МПК G01D15/18 

2. Устройство по п. 1, о т л и -- чающееся тем, что блок управления и синхронизации содержит последовательно соединенные регистр столбца, коммутатор, формирователь, усилитель записи точек, последовательно соединенные счетчик, управляющую память, триггер готовности, триггер записи точек, второй формирователь и усилитель записи точек, последовательно соединенные счетчик, первую схему ИЛИ, триггер управления счетом и подключенные к соответствующим входам триггера управления счетом, первую и вторую схемы И, последовательно соединенные триггер развертки столбца, триггер управления камертоном и усилитель камертона, причем выходы первой и второй схем И соединены с входами счетчика, один из входов первой схемы ИЛИ соединен с входом триггера развертки столбца и с одним из выходов счетчика, перИзобретение.относится к вычислительной технике и связи и может быть применено для записи растровых изображений в выводных устройствах ЭВМ, электронных телетайпах и факсимильных аппаратах.

Известны .чернильные струйные записывающие устройства, позволяющие отклонения пролетающих капель чернил в пределах вертикального столбца, или микрорастра знака с целью формирования растрового изображения алфавитно-цифровой и графической информации на обычных сортах бумажных носителей, например в известном устройстве имеется чернильная струйная головка с непрерывной эмиссией капельной струи, капли которой могут заряжаться до разных потенциалов от О до 200 В, затем при пролете к бумаге через дефлектор (пара вертикальных отклоняющих пластин) ., на который подано постоянное высокое напряжение каждая заряженная капля отклоняется на свой определенный угол, осущестз- ляя таким образом вертикальную развертку одного стобца знака. Незарявый выход управляющей гтамяти соединен с входом инвертора, выход которого подключен к одному из входов коммутатора, вход инвертора соединен 2 ОДНИМ ИЗ ВХОДОВ второй схемы или, выход которой соединен с одним из входов регистра, четвертый выход управляющей памяти соединен с вторым входом триггера управления камертона второй выход которого соединен с вторым входом усилителя камертона, выход первого формирователя соединен с вторым входом второго формирователя, третий выход управляющей памяти подключен к одному из входов .триггера записи.точек и .к триггеру готовности, выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем И-НЕ, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра, вторые входы первой и второй схем И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера развертки.

женные капли, пролетая по прямой траектории, попадают в каплеулови- тель и возвращаются в резервуар с чернилами. После печати калщого столбца головка с дефлектором перемещается на один шаг для печати следующего столбца и т.д.

Недостатками указанных устройств являются низкая эксплуатационная надежность из-за высокого напряжения на пластинах дефлектора, необходимость в специальных чернилах, а также сложность конструкции.

Наиболее, близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чернильное струйное записывающее устройство, содержащее пишущий узел, соединенный с резервуаром с чернилаи- и, дефлектор с электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления и синхронизации, подклоченный к пишущему узлу и дефлектору.

Данному устройству присущи следую

щие недостатки: конструктивная сложность устройства, вклочающего насос, фильтр, два дефлектора, конструктив

ная сложность первого дефлектора, содержащего электромагнитную систему по оси которой проходит чернилопро- вод, необходимость в специальных чернилах для возможности заряда фор- мируемой капли, ухудшение качества печати из-за нелинейных искажений в колебательной системе первого дефлетора.

Цель изобретения - упрощение устройства, повьшение его надежности и качества записи.

Указанная цель достигается тем, что в чернильное струйное записывающее устройство, содержащее пишущий узел, соединенный с резервуаром с чернилами, дефлектор с электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления и синхронизации, подключенный к пишущему узлу и дефлектору, введен датчик скорости, а в качестве пишущего узла и дефлектора используется соответственно импульсная пишущая чернильная головка и камертонный хрома- тический дефлектор, причем на первой ветви камертона закреплена пишущая головка, а на второй ветви закреплен возбудитель колебаний, подвижная часть которого соединена с первой ветвью камертона тягой, подвижная часть датчика скорости закреплена на первой ветви, а неподвижная - на второй ветви камертона. Блок управления и синхронизации содержит последовательно соединенные регистр столбца, коммутатор, формирователь усилитель записи точек, последовательно соединенные счетчик, управляющую память, триггер готовности, триггер записи точек, второй формирователь и усилитель записи точек, последовательно соединенные счетчик, первую схему ИЛИ, триггер управления счетой и

подключенные к соответствующим входам

триггера управления счетом первую и вторую схемы И, последовательно соединенные триггер развертки столбца, триггер управления камертоном и усилитель камертона, причем выходы пер- ,вой и второй схем И соединены с входом счетчика, один из входов первой схемы ИЛИ соединен с входом триггера развертки столбца и с одним из выходов счетчика, первый выход управляющей памяти соединен с входом инвертора, выход которого подключен к одному из входов коммутатора, вход инвертора соединен с одним из входов

0

5

5

5

5

второй схемы.или, выход которой соединен с одним из входов регистра, четвертый выход управляющей памяти соединен с вторым входом триггера управления камертона, второй выход которого соединен с вторым входом усилителя камертона, выход первого формирователя соединен с вторьм входом второго формирователя, третий выход управляющей памяти подк/шчен к.одному из входов триггера записи точек и к триггеру готовности, выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем И-НЕ, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра, вторые входы первой и второй схем И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера развертки.

На фиг. 1 схематически изображено записывающее устройствоj на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - графики зависимости отклонения капель от скорости,- на фиг. 4 - таблица программирования управляющей памяти на фиг, 5 - временная диаграмма работы блока управления.

Записывающее чернильное устройство содержит импульсную чернильную головку 1, камертонный хроматичес- кий дефлектор 2, устройство 3 настройки хроматического дефлектора, возбудитель 4 камертонных колебаний, тягу 5, магнитную систему 6 датчика колебаний ветвей камертона, катушку 7 датчика, чернилопровод 8, резервуар 9 с чернила 5и, носитель 10 записи, блок 11 управления.

Блок управления содержит схемы И 12, 13, счетчик 14 синхронизации, триггер 15 управления счетом, схему ИЛИ 16, управляющую память 17, триггер 18 развертки столбца, триггер

19управления камертоном, усилитель

20возбуждения камертона, триггер

21готовности, триггер 22 записи точек, схемы И-НЕ 23, 24, регистр 25 столбца, схему ИЛИ 26, инвертор 27, коммутатор 28, формирователи 29, 30, усилитель 31 записи. На входы схемы И 12, 13 поступает сигнал внешней синхронизации от ЭВМ СИ-1, а также сигналы с выходов триггера 15 управления счетом. Выходы схем И 12, 13 подключены к счетным входам счетчика синхронизации 14. Выходы разрядов

:восьмиразрядного счетчика 14 синхро-| низации подключены к входам управ

51

ляющей цамяти 17, а сигналы переноса поступают на входы схем ИЛИ 16 и триггера 18 развертки столбца. Па вход триггера 15 управления счетом поступают сигналы переноса от счетчи ка 14 и сигнал синхронизации СИ 1, На входы управляющей памяти 17 подключены выходы счетчика 14 и сигнал синхронизадии СИ 1, а выходы управляющей памяти подКоТючены к входам триггера 21 готовности, триггера 22 записи точек, триггера 19 управления камертоном и через инвертор 21 - к входам коммутатора 28. Выходы триггера 18 развертки столбда подключены к входам триггера 19 управления камертоном TI коммутаторгг 28, Выходы триггера 19 управления камертоном под- ключени к входам усилителя возбуждения камертона. Выход усилителя 20 возбуждения камертона подключен к обмотке возбудителя 4 камертонных колебаний (фиг. 2). На входы триггера 2 готовности подключены выходы управляющей памяти 17, а выходы его подключены па вход триггера 22 записи точек и 1 поступает в ЭВМ в качестве сигнала готовности к приему о йредного столбда в регистр. На входы триггера 22 записи точек поступают сигналы от триггера 21 готовности и управляющей памяти 17„ а выходы его подключены к входам формирователей 29, 30. На входы схемы

40

И-ИЕ 23, 24 поступают сигналы с вьжо- 35 и записи кода столбца, в ЭВМ выдает- да управляющей 17,, триггера 21 готовности, трнг гера 18 развертки столбца, а выходы схем И-НЕ 23, 24 подключены к ззходам регистра 25 столбца, на входы которого поступает из ЭВМ 15 разрядный код столбца (наличие 1 в соответствующем раз- с ряде является указателем необходи- мости записи точки в столбце на бз ма- ге) , сигнал записи, кода из ЭВМ , а также сигналы сдвига информации в регистре с выходов схем 23, 24, Выходы регистра подключены к входам коммутатора 28, на входы которого подключены выходы регистра 25j, управ- ляющей памяти 17, триггера 21 готовности. Коммутатор 28 осуществляет временную селекцию (синхронизацию) импульсов записи точек, поступающих с его выхода на входы формирователей 29, 30, осуществляющих формирование сигналов записи точек по длительности и фазе.

50

55

ся от блока управления сигнал Готовность .

При вклдочении устройства на обмотку возбудителя 4 камертонных колебаний от блока управления поступает непрерывный си гнал возбуждения (в качестве возбудителя прш-шнено поляризованное реле, якорь которого соединен с тягой 5).

Камертон переходит в колебательный режим на собственной частоте, причем возбудитель через тягу 5 поддерживает режим незатухающих колебаний, контроль амплитуды -которых производится от датчика колебаний ветвей камертона 7. Поскольку в качестве, механической колебательной системы выбран камертон, обладающий ярко выраженными качествами резонатора ме- хан1-1ческих колебаний на его собственной частоте подстройка к заданному значению- частоты собственных колебаний камертона осуществляется

Выходы форг-шрователей подключены к входам усилителя 31 записи, который подключен к входу пишущей чернильной головки 1 (фиг. 2).

В статистике у- камертона отсутствуют колебания.

Камертон переходит в режим незатухающих колебаний на собственной частоте только лишь при подаче импульсов внешней синхронизации СИ-1 от ЭВМ, по которым начинают работать счетчик, схема 19, 20 управления камертоном, а такнсе вырабатывается

необходимая последовательность сигналов от управляющей памяти 17. Триггер 21 готовности выставляет в соответствующих тактах сигнал готовности, по которому устройство готово к приему очередного кода столбца в регистр 25.

В связи с тем, что диаметр отпечатка точки на бумаге составляет 0,2 мм, а максимальная высота прописных символов составляет 3,2 мм, регистр 15 столбца разрядньш, причем количество печатаемых точек в одном столбце фиксируется записью такого же количества 1 в регистр от ЭВМ.

Взаимное расположение точек в столбде обеспечивается записью 1 в соответствующие разряды регистра.

Кроме того, в блок управления поступшот от ЭВМ сигнал внешней синхронизации, сигнал разрешения печати

и записи кода столбца, в ЭВМ выдает-

ся от блока управления сигнал Готовность .

При вклдочении устройства на обмотку возбудителя 4 камертонных колебаний от блока управления поступает непрерывный си гнал возбуждения (в качестве возбудителя прш-шнено поляризованное реле, якорь которого соединен с тягой 5).

Камертон переходит в колебательный режим на собственной частоте, причем возбудитель через тягу 5 поддерживает режим незатухающих колебаний, контроль амплитуды -которых производится от датчика колебаний ветвей камертона 7. Поскольку в качестве, механической колебательной системы выбран камертон, обладающий ярко выраженными качествами резонатора ме- хан1-1ческих колебаний на его собственной частоте подстройка к заданному значению- частоты собственных колебаний камертона осуществляется

7

при помощи ycTpopicTBa настройки хро матичиости-дефлектора 3, состоящего из двух грузиков - гаек (гайка и контргайка), перемещаемых при настройке по резьбовому стержню. Перемещение грузш ов к опоре камертона повышает частоту его колебаний, перемещение грузиков от опоры понижает частоту.

Так как на одной ветви камертона закреплена пишущая чернильная головка, за счет ее колебаний относительно бумаги осуществляется вертикальная развертка одного столбца знака.

Печать каждой точки осуществляетс при подаче на головку .1 от блока управления сигнал записи, по которому происходит выброс капли чернил в атмосферу, и после ее соударения с бумагой 10 на носителе фиксируется изображение точки.

Капли, вылетающие из колеблющейся пишущей головки, в дополнение к своей скорости V в направленииинжекции приобретают еще и мгновенную скорост V колебательного движения головки в направлении, перпендикулярном направлению инжекции, В результате каж- -дая капл.ч летит к бумаге по направлению, совпадающему с направлением результирующего вектора скорости, получающегося после геометрического сложения скорости инжекции v, и мгновенной колебательной скорости v, . Скорость колебательного -движения v пропорциональна амплитуде и частоте колебаний.

При пролете капли чернил от головки к бумаге, в зависимости QT синхронизации момента выброса капли с соответствующей фазой колебанМ камертона происходит следующее:

максимальное отклонение капли чер НИЛ вверх от горизонтальной траектории полета в случае выброса ее на максимуме скорости головки, направленном вверх;

максимальное отклонение капли чернил вниз от горизонтальной траектори полета в случае выброса ее на макси- мальной скорости головки, направленном вниз;

. сохранение горизонтальной траектории полета капли в случае выброса ее при минимальной скорости головки (пр смене знака скорости) ;

любое отклонение капель вверх или вниз от горизонтальной траектории по

лета в случае выброса капель в другие промежуточные фазы скорости головки.

Графики зависимости отклонения капель от скоростей и показаггы на фиг. 3.

Если скорость полета капли v, (мм/с), мгновенная скорость движения головки V, (мм/с), расстояние между соплом и бумагой 1 (мм), необходимая высота развертки столбца h (мм), диа-. метр записываемой точки d (мм), рабочее быстродействие п (точек/с), количество точек в столбце записи га (точек), скорость движения головки вдоль строки записи v (мм/с), амплитуда колебаний головки (камертона) А. (MI-I) , то эти величины связаны следующими зависимостями:

v d-.n (мм/с) 5 V.J

d;n m

(мм/с) ,

25

f -(1/с)-, m

А

- 0;2-15

(1

0525 (мм)..

При необходимости записи комбинации точек в столбце на пишущую головку поступают импульсы записи, количество которых точно соответствует количеству точек в столбце,причем время подачи каждого импульса жестко синхронизировано от блока управления записью.

Смещение точки записи вверх или вниз от начального положения связано с колебаниями камертона следующим соотношением:

Е С

ot + ср arcsin-pr

где cot - фаза колебаний камертона-, Ц) - постоянное смещение фазы, определяемое параметрами конструкции камертона и параметрами пишущей головки К - отклонение точки записи от

начального положения; С - постоянная камертонного дефлектора.

Постоянное смещение фазы ( можно определить из соотношения

ul

V. (1

+ -i-) L/

где CO - угловая частота колебаний

ветви камертона 1 - расстояние от головки до бумаги)

Vi - скорость полета капли; Lj длина ветви камертона. Конструктивная постоянная С определяется соотношением

С h

где h - амплитудное значение колебаний ветви камертона.

Для получения штифта стандартного размера (высота знаков 2,5 мм для строчных символов и 3,2 мм прописных символов) достаточно 15 точек в столбце (диаметр отпечатка точки 0,2 мм).

В таблице приведены значения фаз колебаний камертона, соответствующих моментам выдачи сигналов записи на головку, при равномерном распределении точек в столбце.

Длч получения сигналов управления камертоном и сигналов синхронизации импульсов записи используется принцип деления импульсов внешней синхронизации повышенной частоты.

Частота импульсов внешней синхронизации может быть определена необходимой точностью определения фазы колебаний и быстродействием головки. Для обеспечения требуемой точности выделения фазы синхронизации записи и постоянного смещения tp отрезок О - П/2 разбивается на 256 тактов, что соответствует минимальному фазовому расстоянию между двумя сигналами синхронизации в 20 тактов.

Таким образом, при использовании пишущей головки с номинальным .быстродействием 10 кГц частота импульсов внешней синхронизации должна составлять 200 кГц.

Импульсы внешней синхронизации СИ поступают по цепи 1 на входы схем И 12 и 13, выходы которых подключены на счетные входы восьмиразрядного счетчика 14 синхронизации.

Па другие входы схем И 12 и 13 подключены выходы триггера 15. управления счетом, который работает в

счетном режиме по сигналам переноса от счетчика lA, поступающим па его синхронизирующий вход через схему ИЛИ 16.

Итак, счетчик 14 синхронизации по сигналам.внешней синхронизации работает в режиме счета на +1 до накопления кода 255(,(j , после чего в результате переключения триггера 15

переводите. в режим счета на -1 .

При достижении кода 0,. с появлением сигнала- на выходе Р+ в результате переключения триггера 15 счетчик 14 вновь переходит в режим счета на +1.

Выходы счетчика подключены на соответствующие адресные входы управляющей памяти 17 (микросхема ППЗУ К556 РТ4) ,на Ш1вертирующий вход разре- шения выборки которой подключена цепь внешней синхронизации.

С выходов управляющей памяти снимаются следующие сигналы;

1 - импульс синхронизации записи точек;

2, 3 - импульсы установки н снятия сигнала Готов ;

4 - импульс управления камертоном .

Табл1ща nporpaNMHpoaaHHH управО

ляющей памяти (микросхемы К556РТ4) приведена на фиг 4.

Для поддержания незатухающ -1х колебаний камертона используется триг5 гер 18 развертки столбца единичньй выход которого подкгаочен на вход D триггера 19 управления камертоном, выходы которого подключены на вход усилителя 20 управления возбудителем камертона.

Триггер развертки столбца переключается по сигналам Р+ счетчика 14, что обеспечивает переключение триггера 19 по 1-1мпульсу управлен1 Ш ка мертоном с выхода 4 управляющей памяти 1 7.

Таким образом, при подаче ш-шуль- сов внешней синхронизации обеспечиваются незатухающие колебания камер тона. 1

ПодстроЙ1са камерт.она к заданному значеншо частоты колебаний производится при помощи устройства настрой- г ки хроматичности дефлектора по максимальному значению сигнала от датчика колебаншТ: ветвей камертона.

На фиг, 5 представлены сигналы внешней сшгхронизации СИ 32, дашульсы синхронизации записи точек 33, состояние триггера готовности 34, импульсы управления камертоном 35, а также внешние сигналы управления блоком - импульс записи кода столбца 36 и сигнал разрешения печати 37. ,

Для наглядности представления временной диаграммы такты, соответст вующие неизменным состояниям выходных сигналов управляющей памяти, опущены, а представленные на диаграмме такты отмечены соответствуюш,и- ми состояниями счетчика 14. После Бьщачи последнего импульса печати столбца (такт 173) в такте 175 на выходе 3 управляющей памяти формируется импульс, в результате чего триггер 21 готовности и триггер 22 записи точки устанавливаются ,в О,

При этом на выходах схем И-НЕ 23 и 24 устанавливаются уровни 1, что переводит 16-разрядный сдвиговьй регистр кода.столбца 25 в режим параллельного занесения (регистр выполнен на двух микросхемах К 155 ИР 13), и по цепи 12 выдается сигнал готовности.

По сигналу готовности с внешнего генератора символов на входные шины регистра 25 поступает код очередного столбца символа, который записывается в регистр по сигналу ЗАП, поступающему через схему РШИ 26 на вход регистра.

После записи кода столбца в реПри достижении в счетчике кода О он вновь переводится в режим счета на +1 и выдача импульсов синхронизации повторяется в обратной последовательности по тактам при неизменном режиме работы регистра 25,

В пятом такте происходит выдача сигнала переключения камертоном 8, при достижении в счетчика кода 173 описанный цикл повторяется. После печати комбинации точек в столбце устройство перемещается относительно, носителя на один шаг.

Если печать точек в столбце не производится, то импульсы записи -на

20

25

30

гистр 25 для печати очередного с-толб- 35- пишущую -головку не подаются, ца выдается сигнал разрешения печати Предлагаемая конструкция устройст- (РП), который по цепи 2 поступает на ва обеспечивает повьш1ение надежности, вход D триггера 22 записи точки. После накопления в счетчике кода 255

40

такта осуществляется переключение триггера 18 развертки столбца, управляющего направлением развертки столбца, и триггера 15 управления счетом счетчика 14, счетчик переводится в режим вычитания, при этом в такте 174 выдается импульс на выходе 2 управляющей памяти, который ус45

так как применена пишущая головка, обеспечивающая эмиссию капель чернил в необходимые моменты времени, и от- сутствуёт сложный дефлектор. В предлагаемой пишущей головке не наблюдается засыхание чернил в капилляре. Кроме того, повьш1ается качество запи- си за счет высокой хроматичности камертонного дефлектора, обеспечивающего постоянство амплитуды колебаний.

O

танавливает триггер 21 готовности в 1. При этом на выходах схем И 23 и 24 вырабатываются сигналы, определяемые, состоянием триггера 18, что обеспечивает установку регистра 25 в режим последовательного сдвига в соответствующем направлении.

В следующем такте (173) выдается импульс синхронизации записи первой точки столбца, который через инвертор 27 поступает на вход коммутатора 28, на другие входы которого подключены выходы триггера 18 развертки столбца, а также выходы первого и шестнадцатого разрядов регистра 25. По заднему фронту -импульса записи через инвертор 26 осуществляется сдвиг кода в регистре 25.

При достижении в счетчике кода О он вновь переводится в режим счета на +1 и выдача импульсов синхронизации повторяется в обратной последовательности по тактам при неизменном режиме работы регистра 25,

В пятом такте происходит выдача сигнала переключения камертоном 8, при достижении в счетчика кода 173 описанный цикл повторяется. После печати комбинации точек в столбце устройство перемещается относительно, носителя на один шаг.

Если печать точек в столбце не производится, то импульсы записи -на

0

5

0

пишущую -головку не подаются, Предлагаемая конструкция устройст- ва обеспечивает повьш1ение надежности,

так как применена пишущая головка, обеспечивающая эмиссию капель чернил в необходимые моменты времени, и от- сутствуёт сложный дефлектор. В предлагаемой пишущей головке не наблюдается засыхание чернил в капилляре. Кроме того, повьш1ается качество запи- си за счет высокой хроматичности камертонного дефлектора, обеспечивающего постоянство амплитуды колебаний.

Номер

точки1234567

в

столбце

Значениефазы -1,07П -0,84П -0,67П -0,52П -0,3811 -0,25П -0,13П

IПродохЕжеиие таблицы

Номер точки

в89101112131415

столбце

ЗначениефазыО 0,1311 0,25П 0,38П 0,52П 0,67П 0,84П 1,07П

Пптюв

Фиг. 3

Ь iffri PS r - .. ё I S

Ь iffri PS r S

..±.1±1.JL1.M.1JL.1.

33

JLJLJUUJIJLJIJIJUIJIJLJIJLJULJL.

Редактор Н.Швыдкая Заказ 3202

Состапитель Н.Лапьков

Техред Н.Глущенко Корректор г.Решетник

Тиршк 693Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., .

;Ги;ГоГстГе;7о-;Гл7г;;;ГчГс:;;Г;;ёдп г, УЖГОРОД, ул. проектная, 4