Способ управления органом чернильной записи и устройство для управления органом чернильной записи

 

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

(!9) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Э(5И В 41 ) 304

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ :;:,- ":-:-:- ::::-:

К ПАТЕНТУ

t «««

Фиг. / (21) 2800299/28-12 (22) 08.08.79 (31) P 2835262.7 (32) 11.08,78 (33) ФРГ (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) Хельмут Грезе (ФРГ) (71) Др. Инж. Рудольф Хелль ГмбХ (ФРГ) (53) 655.1/3(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ 9 2144892, кл. В 41 J 3/04, 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНОМ ЧЕРНИЛЬНОЙ ЗАПИСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ упРАВления ОРГАнОм чеРнильнОЙ 3Аписи. (57) 1. Способ управления органом чернильной записи, состоящий в сжатии и расширении органа чернильной записи с помощью пьезоэлектрического преобразователя, о т л и ч а ю . шийся тем, что, с целью повн)е ния эффективности .управления органом чернильной записи, фиксируют статическое состояние органа чернильной записи, затем расширяют его иэ статического состояния, сжимают до состояния, превышающего статическое, и расширяют до статического состояния, после чего операции псвторяют, причем сжатие и расширение осуществляют эа счет протекания через пьезоэлектрический преобразователь им . пульсного тока, импульсы которого имеют противоположную полярность и переменную длительность.

1060098

2 . Устройство для управления органом чернильной записи, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, расположенный.на органе чернильной записи, отличающее с я тем, что, с целью повышения эффективности управления, оно имеет источники тока, переключатели и генеФ

Изобретение Относится к способу управления органом чернильной записи, а также к устройствам для управлейия органом чернильной записи, Известен способ управления органом чернильной записи, состоящий в сжатии и расширении органа чернилы;. ной записи с помощью пьезоэлектрического преобразователя.

Известно устройство для управления органом чернильной записи, содержащее пьезоэлектрический преобразователь, распрложенный на органе чернильной записи )1J .

Недостатком известных решений яв.ляется невысокая эффективность управления органом чернильной записи.

Цель изобретения — повышение эффективности управления органом чер-. нильной 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, превышаю" щего статическое, расширяют до статического состояния, после чего операции повторяют, причем сжатие и расширение осуществляют за счет 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 преобразователь, расположенный на органе чернильной записи, имеет источники тока, переключатели и генератор сигналов, причем выходы источников тока соединены с пьезоэлектрическим преоб разователем посредством переключателей, соединенных между собой, управ ляющие входы которых соединены с ратор сигналов, причем выходы источников тока соединены с пьезоэлектрическим преобразователем посредством переключателей, соединенных между собой, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами генератора сигналов. г соответствующими выходами генератора сигналов.

На фиг, 1 иэображен записывающий орган чернильной записи с генерато5 ром управляющего напряженияу на фиг, 2 — диаграмма импульсов; на фиг. 3 - пример исполнения генератора сигналов; на фиг. 4 — другая диаграмма импульсов.

10 На фиг, 1 показана в разрезе принципиальная конструкция записывающего органа чернильной записи и генератор управляющего напряжения для пьезоэлектрического преобразова35

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 6 в форме полого цилиндра (тороид), который благодаря использованию пьезоэлектрического эффекта сужает или расширяет объем камеры 1 в такт управляющего напряжения U

Устройство также содержит электроды 7 и 8 для создания электрического поля, проводник 9, генератор 10, источники 11 и 12 тока, переключатели 13 и 14, провода 15 и 16, генера35 тор 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

4О источников 11 и 12 тока соединены с пьезоэлектрическим преобразовате,лем 6 посредством переключателей 13 и 14, соединенных между собой, управляющие входы которых соедийены

45 с соответствующими выходами генера тора 17 сигналов.

Устройство функционирует следующим образом, В статическом спокойном состоянии, при котором в пишущем наконеч- нике 3 действует незначительное по1060098 нижение давления, на выходе наконеч. ника образуется вогнутый чернильный мениск, и иэ пишущего наконечника 3 чернила не подаются. Статическое спокоййое состояние устанавливается посредством управляющего напряжения смещения 0б . Только при соответствующем управлении пьезоэлектрического преобразователя 6 благодаря распространяющейся в камере 1 сжатия волне давления выдавливается чернияь. ный 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 пониженного давления состоит в том, что записывающий орган включается и выключается путем электрического управления.

Пьезоэлектрический преобразователь в примере исполнения состоит иэ радиально поляризованной пьеэокерамики .

На внутреннюю и наружную поверхности пьезоэлектрического полого цилиндра напыляются металлические слои в виде электродов 7 и -8 для создания электрического йоля. Благодаря контактированию пьеэокерамика электрически ведет себя как конденсатор с относительно большой емко» стью. Электрод 7 соединен с потенци- .алом массы, а к электроду 8 подается управляющее напряжение U, которое образуется госредством управляющего тока !<, протекающего по проводнику 9, Управляющий ток 36 образуется в генераторе 10 из двух постоянных токов J< и различной полярности, которые образуются и двух источниках 11 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 5< н 5, которые поступают по проводам 15 и 1б и образуются в генераторе 17 сигналов в соответст" вии.с командой записи, поступающей по линии 18.

Постоянные токи q и Э 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 !» и Эд предварительно корректируются различным образом с помощью корректирующих каскадов 19 и 20 таким образом, что образуется управляющий сигнал ЗЭ .

Каждая команда 5О на линии 18 осуществляет один записывающий цикл для образования капель, который состоит иэ трех следующих одна за другой независимых фаз через определенные временные интервалы, а именно из под готовительной фазы !, фазы записи 11 и фазы регенерации !!!.

Характеристика изменения управляющего тока, обусловленная цифровыми !

О коммутационными сигналами б» и 5 показана на диаграмме фиг. 2. Подготовительная фаза I обозначена временным интервалом t< †.tq, фаза записи 11 временным интервалом t<-t9 и. фаза !5 регенерации Ш - временным интервалом tq-tq .

Соответствующий ход управляющего напряжения 0Б на электроде 8 пьезоэлектрического преобразователя 6 также показан на диаграмме фиг. 2.

При управляющем напряжении Оз в направлении напряжения поляризации

Нр пьезокерамики увеличивается, а при соответствующем управляющем напряжении противоположной полярности уменьшается объем камеры 1 сжатия. Ход управляющего напряжения 0з соответствует характеристике, согласно которой происходит также изменение объема камеры сжатия.

Статическое состояние камеры 1 сжатия определяется уйравляющим напряжением смещения U !t и управляющим током J -0, Размах напряжения между максймальным и минимальным управляющими напряжениями U з лежит симметрично относительно управляющего напряжения смещения U e>

Ниже подробно объясняются характеристики изменения кривых, приве40 денных на фиг, 2, Во время подготовительной фазы 1 во временном интервале 1-1 вкаючен первый источник 11 тока под действием сигнала 51 . При этом протекает

45 ooToRHH ToK J> = Э! и управляюйее: напряжение U возрастает в направлении напряжения поляризации Ор от. уп-. равляющего напряжения смещения до максимального значения Ue

Благодаря этому камера 1 сжатия расширяется непосредственно перед фазой записи относительно статичес- . кого состояния, так что снова чернила поступают нэ емкости для запаса чернил 5 в камеру 1 сжатия.

Благодаря подготовительной фазе преимущественным образом повышается скорость выхода чернильных каиель из пишущего наконечника 3 и этим самым повышается рабочая скорость за60 писывающего устройства с чернильной записью.

В течение последующей фазы записи !I во временном интервале 12-t включается второй источник 1 тока

65 под действием коммутационного сигна1060098 ла 0 < а первый источник 11 постоянного тока выключается коммутационным сигналом б1 . Теперь протекает постоянный управляющий ток э=-Ю1=-д, а управляющее напряжение 06 линейно . падает от максимального дополнительного значения напряжения смещения Up

Камера 1 сжатия уменьшается относительно статического состояния.

Благодаря избыточному давлению чер нильный мениск изгибается в отверстии 10 тии наконечника наружу и появляется чернильный лепесток, который распадается на одну или несколько капель.

Величина управляющего напряжения

Об в фазе записи определяет объем 15 чернильной капли. Поскольку схема генератора 10 работает стабильно, то так же является постоянным объем отдельных капель. Благодаря этому образуется равномерная последовательность капель.

3а фазой записи следует фаза регенерации Н! в течение временного интервала t -t4 . В фазе регенерации снова включен первый источник 11 25 тока коммутационным сигналом 9< а второй источник 12 тока выключен коммутационным сигналом 5< ° При этом протекает постоянный управляющий ток J+ Л,. а управляющее напряжение 06 линейно возрастает от минимального значения до управляющего напряжения смещения Ugq в направлении напряжения поляризации Up

Камера 1 сжатия. расширяется до статического сотояния, и иэ емкос- Ç5 ти 5 для запаса чернил дополняется недостающее количество чернил, израсходованное в фазе записи путем образования капель.

Благодаря точно управляещему из- 40 менению направления управляющего напряжения U a момент времени преимущественным.образом достигается целенаправленный разрыв чернил в отверстии пишущего наконечника 3. 45

Этим устраняется образование параэитных 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 t4 заканчивается цикл записи t<-t4 и непосредственно после этого 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 отдель- 65 ной фазы индивидуально и независимо от других фаз путем определенного включения и выключения источников ll 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 U> в записывающей фазе 1I можно точно дозировать 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 последовательности капель, форма капель, объем капель и угол выхода капель йз 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 испольэовать укаэанное 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 записывающую среду, или в чернильный отстойник. Непрерывная последовательность капель. образуется или как описано — путем изменения объема камеры сжатия, или путем механической вибрации пишущего наконечника с помощью пьезоэлектрического преобразователя, Поскольку образование капель должно быть синхрониэовано со знакогенератором,.то оказывается черезвы- чайно выгодным иметь высокую стабильность последовательности капель и их Объема.

На фиг, 3 показан пример выполнения схемы генератора 17 сигналов фор- .

1060098

Pj s

usm фиг. 2 мирующего цифровые коммутационные сигналы 9» и 84 .

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

На первый элемент 22 задержки поступает команда записи по линии 18.

Выходные сигналы элементов 22 и 24 10 задержек связаны через элемент И-НЕ 25, на выходе которого возникает на линии 15 цифровой коммутационный сигнал 6» . Выходной сигнал элемента 23 соответствует 15 цифровому коммутационному сигналу5 на проводе 16.

Принцип работы г»нератора 17 сигналов объясняется с помощью диаграмм, приведенных . на фиг. 4, где S О соответствует команде записи и выходному сигналу элемента 22, коммутационному сигналу и выходному сигналу элемента 24, 5» — коммутационному сигналу. Диаграмма импульсов идентична диаграммам управляющего тока 3< и управляющего напряжения 0э на фиг. 2.

Цикл записи 1»-С4 осуществляется командой записи 5, который запуекает элемент 22. Элемент 22 задержки через время Т задержки запускает элемент 23 задержки,. через время Т> .задержки запускает элемент 24 задержки. Через время Ц задержки появляется выходной сигнал на элементе 24 задержки.

Время Т задержки определяет длительность подготовительной фазы I, время задержки Т - длительность записывающей фазы И и время задержки Т4 — длительность фазы регенерации III.

Если токи Л» и Jg равны по величине, то выбирается Т» =Т и T =Ò +Ò .

При различных токах Л» и J времена задержки соответственно изменяются таким образом, чтобы в конце цикла записи снова достигнуть начальноек состояние управляющего напряжения 88 на пьезоэлектрическом преобразователе 6.

Использование изобретения повы-. шает эффективность управления органом чернильной записи.

1060098 !

Составитель С.Алексанов

Редактор Н.Гришанова Техред И. Костик Корректор М.Шароши

Заказ 9865/60 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул. Проектная, 4