Устройство для формирования капель в блоках струйной печати Советский патент 1979 года по МПК B05B5/00 G06K15/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАПЕЛЬ В БЛОКАХ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ

изобретения; на фиг. 6 - сечение Б-В фиг. 5 .

Устройство содержит корпус 1 с выходным соплом 2, соединеннг с полостью 3 и емкостью с чернилами 4 через Д1эу1ую камеру 5 подачи текучей сред1з1. Поперечное сечение трубопровода 6 является таким же (но не обчзательно), как поперечное сечение среза сопла 2, Тонкая гибкая мембрана 7 герметично прикреплена к корпусу 1 и образует внешнюю эластичную стенку полости 3. К мембране 7 присоединена пластина 8 с пьезоэлектрическими cвoйcтвa да, которая зажата и связана с парой электродов 9 и 10 причем электрод 9 связан с мембраной 7. Пьезоэлектрическая пластина во время изготовления поляризуется таким образом, чтобы она сокращалась в плоскости, параллельной плоскости мембраны 7, когда она возбуждается, при приложении соответствующего напряжения на электроды 9 и 10. Сокращение пьезоэлектрической пластины 8 оказывает аналогичное воздействие на мембрану 7, деформирует ее или продольно изгибает, изменяя объем полости 3. Для приложения к электродам 9 и 10 напряжения к нимподключается усилитель мощности 11. В схему (фиг. 4) входят также генераторы импульсов 12, 13 и элемент задержки 14,

Работает устройство следующим образом.

При активации пьезоэлектрической пластины 8 мембрана 7 прогибается и создает увеличение давления жидкости в полости 3, которое приводит к выдавливанию капли чернил из отверстия среза сопла 2.

На фиг. 3 показаны диаграммы типичного мениска Формы капли по отношению к промежутку времени, следующему за вырабатыванием давления текучей среды в полости 3. На фиг. За показана форма мениска 15 в момент времени, когда электрический сигнал подается к пьезоэлектрическому преобразователю. На фиг. 36 показана форма мениска 15 по окончании элект рического сигнала. На фиг. Зв показана форма мениска 15, которая уже выVянyтa и готова оторваться от отвврстия в виде капли 16 (фиг. Зг) . Н фиг. Зг показана капля 16, когда она покидает отверстие среза сопла 2 и показан также вновь образованный мениск 15.

Когда напряжение, прикладываемое к электродам 9 и 10 снимается, освобождая тем самым пьезоэлектричест кий кристалл и мембрану 7, последня возвращается в свое нормальное положение, создавая уменьшение давления в полости 3, что заставляет жидкост из резервуара через камеру 5 вводится в полость 3. Однайо это уменьше«ие давления воздействует также на жид:ц ость в отверстии сопла 2 , что вызывает втягивание мениска 15 в отверстие, как это показано на фиг. Зд Мениск 15 вибрирует взад и вперед до тех пор, пока не достигает стабильного состояния, после чего занимает положение, которое показано для мениска 15 на фиг. За. Амплитуда или степень этой вибрации мениска ограничивает частоту выбрасывания чернил через отверстие сопла 2, так как мениск 15 должен достигнуть достаточно стабильного состояния перед выдавливанием другой контролируемой капли. Например, если мениску 15 требуется 300 МКС для достижения достаточно стабильного состояния, то подача электрических импульсов должна производиться с интервалом не меньшим, чем 300 МКС для последующей эжекции. Как уже говорилось, целью изобретения является демпфирование амплитуды вибрации мениска и тем самым уменьшение времени стабилизации мениска, что приводит к увеличению частоты выдавливания чернильных капель и предотвращает также прием воздуха в устройство. Это выполняется путем приложения напряжения к пьезоэлектрической пластине 8 в заранее заданное время, после приложения к ней первого напряжения для осуществления второго увеличения давления в полости 3. Это второе увеличение давления приводит к появлению давления, направленного навстречу вогнутому мениску, которое возникает в пределах эффективного демпфирования мениска в окрестности отверстия сопла 2, в то же самое мгновение, когда капля 16 покидает отверстие. Это давление демпфирует по существу весь период вибрации мениска до тех пор, пока мениск не достигнет стабильного состояния. Величина напряжения и его длительность выбираются такими, что второе увеличение давления жидкости в полости 3 не будет величиной, которая вызывала бы выдавливание капли чернил через отверстие сопла 2, но оно будет демпфировать весь период вибрации мениска. Браненная задержка между приложением первого и второго напряжения к пьезоэлектрическойи пластине пьезоэлектрического преобразователя будет определяться гидравлической конструкцией системы чернильного сопла. Например, было установлено, что период для достаточной стабилизации мениска может быть укорочен от 300 мкс до 200 мкс с мениском, имеющим естественную частоту вибрации 2,5 кГц при нижеследующих условиях. Первоначальное напряжение, прикладываемое к пьезоэлектрической пластине для выдавливания капли, было равно 100 В в течение 30 мкс, в то время как второе наг1ряжен е, равное 60 В в течение 20 МКС, прикладывалосъ к пьезоэлектрической пластине через 160 мне после индикации первого напряжения для демпфирования вибрации мениска. На фиг. 4 показана электрическая схема управления. Одна часть входного сигнала проходит через генератор 12 к усилителю 11 и затем к электродам 9 и 10 для приложения первого напряжения заданной величины и в течение заданного периода к пьезоэлект рической пластине 8. Другая часть входного сигнала проходит через элемент задержки 14, дополнительный генератор импульсов 13 к усилителю мощ ности 11 и затем к электродам 9 и 10 для прикладывания задержанного по времени второго напряжения меньшей величины и в течение более короткого времени, чем первое напряжение. Усилитель 11 включает элементы для изме нения времени подъема, времени падения, амплитуды напряжения и длительности импульса. Указанная схема может быть применена -с чернильным соплом другой кон струкции, например, работающим по принципу совпёшения, но и в этом слу чае быстродействие устройства дл.я формирования капель увеличивается. Тормула изобретения Устройство для формирования капель в блоках струйной печати, содержащее корпус, в KOTOpjM выполнена полость с выходным соплом, емкость с чернилами, подключенная к выходному соплу, пьезоэлектрический преобразователь, установленный на эластичной стенке полости и подключенный к выходу усилителя, один из входов которого соединен с выходом генератора импульсов, подключенного к входному каналу, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет увеличения частоты вытеснения капель путем демпфирования вибрации мениска, в нем установлен элемент задержки и дополнительный генератор импульсов, управляющий вход которого через элемент задержки подключен к входному каналу, а выход соединен с вторым входом усилителя. Источники инфop saции, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3747120, кл. G 01 D 15/16, опубл. 1972. 2.Патент США 3832579, кл. 310-8.1, опубл. 1973.

фигл

lat

.-Х5

Л

.15

i е

fut.

Входной, сигнад