Чернильное струйное записывающее устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 D 15/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3662778/24-10 (22) 19. 09. 83 (46) 30, 05. 87. Бюл. № 20 (71) Институт кибернетики им. В.M.Ãëóøêoâà (72) В.В.Базилевич, Г.А. Гурвич, В.С.Ленчук и П.Г.Шишкин (53) 53.087.61(088.8) (56) Патент США № 3576275, кл. G 01 D 15/18.

Патент США ¹ 4122457, кл. G 01 D 15/18. (54)(57) 1, ЧЕРНИЛЬНОЕ СТРУИНОЕ ЗАПИСЫВА10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее пишущий узел соединенный с резервуаром с чернилами, дефлектор с

„„ЯО„„ З14228 А 1 электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления и синхронизации, подключенный к пишущему узлу и дефлектору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения его надежности и качества записи, в него введен датчик скорости, пишущий узел выполнен в виде импульсной пишущей чернильной головки, а дефлектор — в виде камертона, на первой ветви которого закреплены пишущая головка и с помощью тяг подвижные части датчика скорости и возбудителя колебаний, на второй — их неподвижные части, 1314228 вертки.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я 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 3BN, 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

0 до 200 В, затем при пролете к бумаге через дефлектор (пара вертикальных отклоняющих пластин)., на который подано постоянное высокое напряжен:яе, каждая заряженная капля отклоняется на свой определенный угол, осуществляя таким образом вертикальную развертку одного стобца знака. Незарявый выход управляющей памяти соединен с входом инвертора, выход которого подключен к одному из входов коммутатора, вход инвертора соединен

Одним из входов второй схемы (1ЛИ 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 BTopbM выходами триггера разженные капли, пролетая по прямой траектории, попадают в каплеуловитель и возвращаются в резервуар с чернилами. Лосле печати каждого

5 столбца головка с дефлектором перемещается на один шаг для печати следующего столбца и т.д.

Недостатками указанных устройств являются низкая =-ксп пуат ационная на10 дежность из-за высокого напряжения на пластинах дефлектора, необходимость в специальных чернилах, а также сложность конструкции, Наиболее близким к изобретению по

15 технической сущности и достигаемомурезультату является чернильное струйное записьизающее устройствG> содержащее пишущий узел, соединенный с резервуаром с чернилами, цефлектор с

20 электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления и синхронизации, подключенный к пишущему узлу и дефлектору.

Данному устройству присущи следуюшие недостатки: конструктивная сложность устройства, включающего насос, фильтр, два дефлектора, конструктив1314228 4 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

1р 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

15 которых соединены с соответствующими входами регистра, вторые входы первой и второй схем И-ÍÅ ñîåäèíåíû ñîответственно с первым и вторым выходами триггера развертки.

Zp На фиг. 1 схематически изображено записывающее устройство на фиг. 2 схема блока управления; на фиг. 3 графики зависимости отклонения капель от скорости; на фиг. 4 — табли25 ца программирования управляющей памяти; на фиг. 5 — временная диаграмма работы блока управления.

Записывающее чернильное устройство содержит импульсную чернильную

30 головку 1, камертонный хроматический 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 чернилами, носитель 10 записи, блок 11 управления. ная сложность первого дефлектора, содержащего электромагнитную систему по оси которой проходит чернилопровод, необходимость в специальных чернилах для возможности заряда формируемой капли, ухудшение качества печати из-за нелинейных искажений в колебательной системе первого дефлек тора.

Цель изобретения — упрощение устройства, повышение 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 пишу— щему узлу и дефлектору, введен датчик скорости, а в качестве пишущего узла и дефлектора используется соответственно импульсная пишущая чернильная головка и камертонный хроматический 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 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 пер- 50 .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

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

19 управления камертоном, усилитель

20 возбуждения камертона, триггер

21 готовности, 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

t восьмиразрядного счетчика 14 синхро- низации подключены к входам управ! 314228 ляющей цамяти 17, а сигналы переноса поступают на входы схем И1!И 16 и триггера 18 развертки столбца. На вход триггера 15 управления счетом постунают сигналы переноса от счетчика 14 и сигнал синхронизации СИ 1.

На входы управляющей памя" è 17 подключены выходы счетчика 14 и сигнал синхронизации СИ 1, а выходы управляющей памяти подключены к входам триггера 21 готовности, триггера 22 записи точек, триггера 19 управления камертоном и через инвертор 27 — к входам коммутатора 28. Выходы триггера

18 развертки столбца подключены к входам триггера 19 управления камерто»ом и коммутатора 28, Выходы триггера 19 управления камертоном подключени к входам усилителя возбужде»ия камертона. Выхоц усилителя 20 возбуждения камертона подключен к обмотке возбудителя 4 камертонных колебаний (фиг. 2). На входы триггера

21 готовности подключены выходы управляющей памяти 17, а выходы его подключе»ы па вход триггера 22 записи точек и "1" поступает в ЭВМ в качестве с»впала готовности к приему очередного столбца 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

И-IIE 23, 24 поступают си палы с выхода управляющей памяти 17„ триггера

21 готов»ости, триггера 18 развертки столбца, а выходы схем И-HE 23,, 24 подключены к входам регистра 25 столбца, на входы которого поступает из ЭВМ 15 разрядный код столбца (наличие "1™ в соответствующем раз- ряде является указателем необходимости записи точки в столбце »а бумаге), сигнал записи кода из ЭВМ "ЗАП", а также сигналы сцвига информации в регистре с выходов схем 23, 24, Выходы регистра подключены к входам коммутатора 28, на входы которого подключе»ы выходыIerèñòpà 25,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.

Выходы формирователей подключены к входам усилителя 31 записи, который подключен к входу пишущей чернильной головки 1 (фиг. 2), 5 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 также вырабатывается необходимая последовательность сигналов от управляющей памяти 17. Триг" гер 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 пропис25 ных символов составляет 3 2 мм ре9 и гистр 15 столбца разрядный, причем количество печатаемых точек в одном столбце фиксируется записью такого же количества "1" в регистр от ЭВМ.

Взаимное расположение точек в

30 столбце обеспечивается записью "1" в соответствующие разряды регистра.

Кроме того, в блок управле»ия поступают от ЭВМ сигнал внешней синхронизации, сигнал разрешения печати

35 и записи кода столбца, в ЭВМ выдается от блока управления сигнал "Готовность

При включении устройства на обмотку возбудителя 4 камертон»ых колеба 0 нии от блока управления поступает непрерывный сигнал возбуждения (в качестве возбудителя применено 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 механических колебаний на его собственной частоте подстройка к заданному значению частоты собственных колебаний камертона осуществляется

1314228 лета в случае выброса капель в другие промежуточные фазы скорости головки.

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

Если скорость полета капли v (мм/с), мгновенная скорость движения головки v„ (»M/ñ), 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 m (точек), скорость движения головки вдоль строки записи v (мм/с), амплитуда колебаний головки,камертона)

А.(мм), то эти величины связаны следующими зависимостями:

v = d n (мм/с), v, = (мм/с), d.n

h dm (MM);

v) A = =, где f = — (1/с);

2è 4 i

А = — 0,25 (мм) ..

0,.2 15

4 Г

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: где Qt — фаза колебаний камертона, с — постоянное смещение фазы, определяемое параметрами конструкции камертона и параметрами пишущей головки;

К вЂ” отклонение точки записи от начального положения;

С вЂ” постоянная камертонного дефлектора.

Постоянное смещение фазы Ч можно определить из соотношения при помощи устройства настройки хроматичности дефлектора 3, состоящего из двух грузиков — гаек (гайка и контргайка), перемещаемых при настройке по резьбовому стержню. Перемещение груз п<ов к опоре камертона повышает частоту его колебаний, перемещение грузиков от опоры понижает частоту.

Так как на одной ветви камертона

f0 закреплена пишущая чернильная головка, за счет ее колебаний относительно бумаги осуществляется вертикальная развертка одного столбца знака.

Печать каждой точки осуществляется

f5 при подаче на головку .1 от блока уп— равления 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

t 25 приобретают еще и мгновенную скорость

v колебательного движения головки

2 в направлении, перпендикулярном нап- vz .m и m равленио инжекции. В результате каж- — У .дая капля летит к бумаге по направлению, совпадающему с направлением при d = 0,2 мм, m = 15

ЗО результирующего вектора скорости, получающегося после геометрического сложения скорости инжекции у, и мгновенной колебательной скорости v

Скорость колебательного .движения v пропорциональна амплитуде и частоте колебачий.

При пролете капли чернил от головки к бумаге, в зависимости от синхронизации момента выброса капли

40 с соответствующей фазой колебапий камертона происходит следующее: максимальное отклонение капли чернил вверх от горизонтальной траектории полета в случае выброса ее на

Н максимуме скорости головки направЭ

ut + Ч = arcsin —

С ленном вверх, максимальное отклонение капли чернил вниз от горизонтальной траектории полета в случае выброса ее на максимальной скорости головки, направленном вниз," сохранение горизонтальной траектории полета капли в случае выброса ее при минимальной скорости головки (при смене знака скорости) любое отклонение капель вверх или вниз от горизонтальной траектории по1314228

1 3 1

tg III ч,(1+ ) ь„ где с — угловая частота колебаний ветви камертона, 1 — расстояние от головки до бумаги;

v — скорость полета капли — длина ветви камертона, Конструктивная постоянная С определяется соотношением 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 q отрезок

0 — 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 восьмиразряднсго счетчика 14 синхронизации, На другие входы схем И 12 и 13 подключены выходы триггера 15 управления счетом, который работает в счетном режиме по сигналам переноса от счетчика 14, поступающим на 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«,, после чего в результате переключения триггера 15 переводится в режим счета на -1.

При достижении кода 01, с появлением сигнала на выходе Р+ в результате переключения триггера 15 счетчик 14 13новь переходит в режим счета на +1.

Выходы счетчика подключены на соответствующие адресные входы управляющей памяти 17 (микросхема ППЗУ

К556 РТ4),на инвертирующий вход разре20 шения выборки которой подключена цепь внешней синхронизации.

С выходо13 управляющей памяти снимаются следующие сигналы;

"1 — импульс синхронизации записи точек

"2", "3" — импульсы установки и снятия сигнала "Гото13 2

"4" — импульс управления камертоном.

Таблица програ1п.1ирования управляющей памяти (микросхемы К556РТ4) приведена на фиг„ 4, Для поддержания незатухающих колебаний камертона используется триггер 18 развертки столбца единичный выход которого подключен на вход D триггера 19 управления камертоном, выходы которого подключены на вход усилителя 20 управления возбудителем камертона, Триггер развертки столбца переключается по сигналам Г+ счетчика 14, что обеспечивает переключение триггера 19 по импульсу управления камертоном с выхода 4 управляющей памяти 17.

Таким образом, при подаче импульсов внешней синхронизации обеспечиваются незатухающие колебания камертона.

Подстройка камертона к задaIIIIOIIy значению частоты колебаний производится при помощи устройст13а IIBcTpoII ки хроматичности дефлектора по максимальному значению сигнала от датчика колебаний ветвей камертона.

На фиг. 5 представлены сигналы внешней синхронизации СИ 32, импуль1314228

12 сы синхронизации записи точек 33, состояние триггера готовности 34, импульсы управления камертоном 35, а также внешние сигналы управлеíия блоком — импульс записи кода столбца 5

36 и сигнал разрешения печати 37.

Для наглядности представления временной диаграммы такты, соответст вующие неизменным состояниям вьгходных сигналов управляющей памяти, опущены, а представленные на диаграмме такты отмечены соответствующими состояниями счетчика 14 ° После выдачи 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 "0".

При этом на выходах схем И-НЕ 23 и 24 устанавливаются уровни "1", что переводит 16-разрядный сдвиговый 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 ИЛИ 26 на вход регистра.

После записи кода столбца в регистр 25 для печати очередного столб- 35ца выдается сигнал разрешения печати (РП), который по цепи 2 поступает на вход D триггера 22 записи точки, После накопления в счетчике кода 255 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 45 такте 174 выдается импульс на выходе

"2" управляющей памяти, который устанавливает 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

"0" 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 счетчике 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 пишущую .головку не подаются.

Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает повышение надежности, так как применена пишущая головка, обеспечивающая эмиссию капель чернил в необходимые моменты времени, и отсутствует сложный дефлектор. В предлагаемой пишущей головке не наблюдается засыхание чернил в капилляре.

Кроме того, повышается качество запи- си за счет высокой хроматичности камертонного дефлектора, обеспечивающего постоянство амплитуды колебаний.

1314?28

14 це

Значение фазы -1,07П -0,84П -0,67П -0,52П -0,38П -0,25П -0,13П

Продолжение таблицы

13 14

10 11 це

Значение фазы 0 0,13П 0,25П 0,38П 0,52П 0,67П 0,84П 1,07П

Номер точки в столб"

Номер точки в столб

1314228 (Риг. 5

1314228

3 Ф а 9 Ьм.

Составитель Н.,Паньков

Техред Н„Глущенко корректор Г, Рсшетнпк

Редактор H.Øâûäêàÿ

Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.,!5

4/5

Заказ 3202

Производственно-полиграфическое предпр .. иятие г, Ужгород, ул, Проектная, 4