Генератор капель Советский патент 1981 года по МПК G01D15/18 

(54) ГЕНЕРАТОР КАПЕЛБ

1

Генератор капель предназначен для каплеструйных печатающих устройств.

Известны генераторы монодисперсных заряженных капель чернил, в которых эмиссия капель происходит за счет приложения к мениску жидкости высокого постоянного напряжения. Линии отпечатка образуются каплями на бумаге после их отклонения по аналогии с ЭЛТ 1.

Однако отпечатки имеют низкое качество, так как частота каплеобразования и параметры капель (диаметр, заряд и скорость) зависят от случайных факторов (параметров среды, качества чернил, состояния сопла и т.п.).

Известны различные технические решения по улучшению качества печати за счет синхронизации частоты каплеобразования, которая обеспечивается вибрацией сопла за счет пьезоэлектрического преобразователя 2.

Однако относительно дорогое устройство имеет недостаточную надежность.

Известно также устройство, в котором частота каплеобразования синхронизируется поперечными колебаниями мениска вместе с проволокой, вставленной в сопло, за

счет электромагнитного поля 3, а в другом известном устройстве - за счет поперечных колебаний вытянутого мениска электростатическим полем 4.

Однако при поперечных вибрациях вытянутого мениска ухудшается качество печати из-за расфокусировки капельной струи, низкой эффективности синхронизации и отсутствия контроля за частотой каплеобразования.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор капель, состояш,ий из соп10ла с электропроводными чернилами и внешнего металлического электрода, удаленного от сопла, причем между соплом и электродом включен источник высокого постоянного напряжения для вытягивания из сопла заряженной конической струи, которая само sпроизвольно дробится на заряженные капли. Последовательно с источником постоянного напряжения включен генератор синусоидального напряжения с постоянной частотой, совпадаюш.ей с частотой самопроизвольного

20 дробления струи, который осуществляет осевую вибрацию конической струи для синхронизации частоты каплеобразования на конце, конической струи 5.

Недостаток данного генератора капель - низкое качество отпечатков (неоднородность плотности и толщины обводки линий и их криволинейность) из-за низкой эффективности синхронизации частоты каплеобразования и неоднородности получаемых капель. Это объясняется тем, что синусоидальное электрическое поле воздействует не на всю струю, а только на часть мениска, т.е. синхронизирующее синусоидальное поле не воздействует на часть струи, непосредственно определяющей частоту каплеобразйвания и параметры капель,, а этот участок особенно чувствителен к случайным воздействиям, так как его диаметр минимален, а скорость мак.симальна. Этот недостаток усугубляется тем, что контроль за частотой каплеобразования не производится. Таким образом, имеют место сбои частоты каплеобразования, а следовательно, и параметров капель, снижающих качество печати.

Цель изобретения - устранение отмеченных недостатков и улучщение качества печати и повыщение быстродействия управления.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены электроды, расположенные внутри сопла над поверхностью чернил, последовательно соединенные преобразователь частоты каплеобразования в электрический сигнал, устройство сравнения и усилите.ль-формирователь, причем внещний электрод и один из внутренних электродов подключены к выходу усилителя, а сопло - к выходу преобразователя.

Кроме того, электроды внутри сопла выполнены по системе игла - трубка.

На фиг. 1 представлена схема генератора капель; на фиг. 2 - экспериментальные статические характеристики.

Генератор капель состоит из металлического сопла I с проводящими чернилами 2, из которых электростатически образуются заряженные капли 3, внещнего металлического электрода 4, преобразователя частоты каплеобразования в электрический (аналоговый) сигнал 5, устройства б сравнения, усилителя-формирователя 7, внутренних элег.тродов электропневматического преобразователя электрического сигнала в давлени; 8 (игла) и 9 (трубка) (трубка может отсутствовать и ее роль выполняет поверхность жидкости). Источник постоянного напряжения на чертеже не показан.

Под действием напряжений U, и Ui, определяемых напряжением установки начальной частоты Ufo, между соплом 2 и электродом 4 электростатически эмитируются заряженные капли с начальной частотой fo (фиг. 2). При этом напряжение Us создается такой величины, чтобы обеспечить при воздействии на весь мениск (в отличие от известного) заряда мениска и его автоколебания с отрывом на каждое колебание заряженной капли, которая ускоренно

движется к электроду 4 и далее на бумагу мимо отклоняющих пластин (не показаны). Под действием напряжения J в промежутке преобразователя электрического напряжения в давление с иглы происходит регулируемый униполярный коронный разряд. При этом внутри сопла создается незначительное избыточное давление (десятки мм вод. ст.), достаточное для изменения размера мениска, но значительно меньще, чем давление, необходимое для выброса капель.

Если из-за изменения случайных факторов (параметров среды, качества чернил, состояния сопла и т.п.) частота каплеобразования fo, например, увеличится, то при этом увеличится сигнал на выходе преобразователя 5 частоты каплеобразования в элек трический сигнал, на выходе устройства 6 сравнения увеличится сигнал рассогласования, который в усилителе-формирователе 7 усиливается и преобразуется по двум каналам в соответствии с экспериментально снятыми характеристиками (фиг. 2) так, что напряжение U i увеличивается, а U г одновременно уменьщается. Так как быстродействие электрической схемы высоко и частота каплеобразования, как показали эксперименты, наиболее чувствительна к управляющим воздействиям U( (напряжение внутри сопла) и U 2 (напряжение вне сопла), то частота каплеобразования мгновенно стабилизируется на уровне fo, определенного установленной величиной 1 .

Таким образом, схема регулировки обеспечивает высокое быстродействие при стабилизации частоты. Изменяя напряжение Uf, можно осуществить соответствующую регулировку частоты каплеобразования до нужной величины. Так можно регулировать скорость печати (при постоянном количестве капель на один символ), что расщиряет область применения генератора капель.

На фиг. 2 представлены экспериментально снятые статические зависимости частоты каплеобразования от управляющих воздействий Ui (напряжение внутри сопла) и от и2 (напряжение вне сопла).

В предлагаемом генераторе капель качество печати повыщается, так как из-за введения схемы контроля за частотой каплеобразования и введения двух контуров регулирования частоты каплеобразования для одновременного изменения двух наиболее эффективных управляющих воздействий (Ui и Uj) повыщается быстродействие и эффективность стабилизации частоты каплеобразования и параметров капель (диаметра, заряда и скорости). Схема генератора капель позволяет осуществить регулировку скорости печати за счет изменения частоты каплеобразования изменением Ufo, что расщиряет область применения генератора капель.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг,.1

Л

11 1000:

/0

800 600

w wo

/, K«n/c

l

2 3 k 5 Uj,i(8 16 3,7 3,S 3,3 ,0 U nS

(put.Z