Патент на изобретение №2176956

(54) УПРАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ОСАЖДЕНИЯ КАПЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к струйным печатающим головкам и содержит множество параллельных каналов, отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, способными перемещаться в поперечном направлении в ответ на управляющий сигнал. Перекрестные помехи, зависящие от схемы печатания, устраняются благодаря подачи к каналу, выбранному для включения сигнала, удерживаемого на данном нулевом уровне в течение периода длительностью больше, чем длительность периода, при которой скорость капли, выбрасываемой из указанного выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом каналы вблизи указанного выбранного канала для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капель из указанного выбранного канала. Изобретение позволяет получать высококачественные отпечатанные изображения. 5 с. и 64 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способам управления устройством для импульсного осаждения капель, в частности к струйной печатающей головке, содержащей множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов; множество сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них; соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель; и электрически включаемое средство для перемещения части стенки канала в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала.

Из уровня техники известны способы управления работой устройства вышеописанного типа. В WO-A-95/25011 описывается способ управления работой устройства для импульсного осаждения капель, имеющего множество каналов, расположенных бок о бок и отдаленных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов. В этом документе обсуждается проблема изменения в общей скорости капель между состоянием, когда для включения выбирается несколько соседний каналов в печатающей головке, и состоянием, когда для включения выбираются только крайние каналы печатающей головки или единственный отдельный канал в ней. Такое изменение известно также как “перекрестная помеха, зависящая от схемы печатания”, поскольку включение или невключение соседних каналов (что, в свою очередь, зависит от печатаемого изображения) влияет на скорость капли, выбрасываемой из любого отдельного канала. Как объясняется в WO-A-95/25011, такое изменение в скорости капель будет приводить к ошибкам в расположении капель на печатаемой странице, что, в свою очередь, будет влиять на качество отпечатанного изображения. Как объясняется в этом документе, был найден способ исправления, который состоит в изменении длительности начального периода расширения включаемых каналов (см. фиг. 11); длительность периода уменьшают, когда выбирают более высокую плотность соседних каналов, и восстанавливают до ее нормализованной длительности L/c (где L – активная длина канала и c – действующая скорость волн сжатия в жидкости в канале), когда включают единственную линию без ближайших соседних каналов.

В WO-A-94-26522 раскрывается также понятие об изменении длительности времени, в течение которого канал выдерживается в сжатом или расширенном состоянии, хотя и с другой целью для регулировании объема выбрасываемой капли и, следовательно, изменения размера напечатанной точки. На фиг. 2 этого документа показано изменение скорости капли в зависимости от времени выдержки, а на странице 10 объясняется, что самая большая и самая быстрая капля образуется при времени выдержки около 17,5 микросекунд, в то время как более медленные и меньшие по размеру капли образуются при времени выдержки короче или длиннее этого оптимума. Однако в документе ничего не говорится о проблеме перекрестной помехи, зависящей от схемы печатания.

Целью настоящего изобретения является еще большее уменьшение перекрестной помехи, зависящей от схемы печатания, чем это было возможно ранее, что, таким образом, позволяет получать более высококачественные отпечатанные изображения.

Соответственно этому согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен способ управления работой многоканального устройства для импульсного осаждения капель, имеющего множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов; множество сопел, которые соответственно сообщаются каналами для выбрасывания капель из них; соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель; и электрически включаемое средство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала, при этом способ содержит стадии:
подача управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала, при этом сигнал удерживают на данном ненулевом уровне в течение периода, длительность которого такая, что
а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождения скорости капель, выбрасываемых из канала, на ее максимуме, и
б) скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом каналы вблизи выбранного канала для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ управления работой многоканального устройства для импульсного осаждения капель, имеющего множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отдаленных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов; последовательные каналы в множестве каналов, упорядоченно распределенные на группы, так что канал, принадлежащий к любой одной группе, с любой стороны ограничивается каналами, принадлежащими, по меньшей мере, одной другой группе; множество сопел, которые соответственно сообщаются каналами для выбрасывания капель из них; соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель; и электрически включаемое средство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала, при этом способ содержит стадии подачи
управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала, при этом сигнал удерживают на данном ненулевом уровне в течение периода, длительность которого такая, что
а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождение скорости капель, выбрасываемых из указанного канала, на ее максимуме, и
б) скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом те каналы, которые принадлежат к той же самой группе, что и выбранный канал, и которые в множестве каналов расположены непосредственно примыкающими к выбранному каналу для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

Изобретение также относится к другим аспектам многоканального устройства для импульсного осаждения капель, имеющего ведущую схему, выполненную для подачи управляющего сигнала с вышеизложенной характеристикой.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ выбора сигнала для включения электрически включаемого средства для перемещения части боковой стенки, простирающейся вдоль канала многоканального устройства для импульсного осаждения капель, посредством чего происходит выбрасыванием капель из него, при этом устройство имеет множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов; ряд сопел, которые соответственно сообщаются с указанными каналами для выбрасывания капель из них, и соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель, причем сигнал удерживают на ненулевом уровне в течение некоторого периода, при этом способ содержит стадии:
а) подача сигнала к выбранному каналу множества каналов и измеряют скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала,
б) подача сигнала к выбранному каналу и одновременно к каналам вблизи выбранного канала и измерены скорости капли, выбрасываемой из выбранного канала; и
в) выбора такой длительности периода, чтобы по существу не было никакого изменения скорости между каплями, выбрасываемыми из выбранного канала в режиме (а), и каплями, выбрасываемыми из выбранного канала в режиме (б).

Вышеупомянутые аспекты проистекают из открытия, сделанного авторами настоящего изобретения и заключающегося в том, что для данной печатающей головки вышеописанного типа существует длительность периода, при которой управляющий сигнал можно удерживать на данном ненулевом уровне, который больше, чем длительность периода, при которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме, и при которой можно полностью устранить перекрестные помехи, зависящие от схемы печатания. В описании и зависимых пунктах формулы изобретения описываются полезные варианты осуществления изобретения.

Теперь изобретение будет описано в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает изометрическое изображение в разобранном виде одного варианта струйной печатающей головки, включающей пьезоэлектрические исполнительные устройства для стенок, действующие сдвигающим образом, и содержащей основание печатающей головки, крышку и пластину с соплами,
фиг. 2 – изометрическое изображение в сборе печатающей головки на фиг. 1,
фиг. 3 – ведущую схему, соединенную соединительными дорожками с печатающей головкой и подающую управляющий сигнал, хронирующие сигналы и данные о печатании для выбора каналов с краской,
фиг. 4 (a) – график, иллюстрирующий открытие, на котором основано настоящее изобретение, при котором скорость U капли, выбрасываемой из канала, отложена по ординате, а период, в течение которого управляющий сигнал удерживают на данном ненулевом уровне, отложен по абсциссе,
фиг. 4 (b) – управляющий сигнал, использованный при получении результатов, показанных на фиг. 4 (a),
фиг. 5 (a) – другой график, иллюстрирующий настоящее изобретение, с фиг. 5 (b), показывающей форму управляющего сигнала, использованного для получения таких результатов,
фиг. 6 – график, иллюстрирующий настоящее изобретение с красками различной вязкости,
фиг. 7 и 8 – настоящее изобретение в печатающих головках, имеющих другую активную длину по сравнению с теми, которые использовались для получения характеристик, показанных на фиг. 4 – 6,
фиг. 9 (a) и (b) – две возможные схемы включения печатающей головки, работающей в три цикла, и
фиг. 10 – предпочтительный вариант управляющего сигнала согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1 показано изометрическое изображение в разобранном виде типичной струйной печатающей головки 8, включающей пьезоэлектрические исполнительные средства для отведения (сдвига) стенок. Головка содержит основу 10 из пьезоэлектрического материала, установленную на основании 12, из которого видна только часть, показывающая соединительные дорожки 14. Крышка 16, которую во время сборки соединяют с основой 10, показана над ее положением в сборе. Вблизи основы печатающей головки показана также пластина с соплами 17.

В основе 10 образовано множество параллельных канавок 18, входящих в слой из пьезоэлектрического материала. Канавки образованы, например, так, как описано в US-A-5016028, и содержат переднюю часть, в которой канавки являются сравнительно глубокими для образования каналов 20 для краски, разделенных противостоящими исполнительными стенками 22. В задней части канавки являются сравнительно неглубокими, образуя места для соединительных дорожек. После образования канавок 18 наносят металлизационное покрытие на их переднюю часть для образования электродов 26 на противоположных поверхностях каналов 20 для краски, где они простираются приблизительно на половину высоты канала от вершин стенок и на их заднюю часть для образования соединительных дорожек 24, соединяющих электроды в каждом канале 20. Вершины стенок оставляют свободными от наносимого металла, так что дорожка 24 и электроды 26 образуют изолированные исполнительные электроды для каждого канала.

После нанесения металлизационного покрытия и покрывания основы 10 слоем пассиватора для электроизоляции электродных частей от краски основу 10, как показано на фиг. 1, устанавливают на печатную плату 12 и паяными проволочными выводами соединяют соединительные дорожки 24 на основе 10 с соединительными дорожками 14 на печатной плате 12.

На фиг. 2 показана струйная печатающая головка в сборе. В собранной на печатающей головке крышка 16 соединена с вершинами исполнительных стенок 22, в результате чего образуется множество закрытых каналов 20, имеющих на одном конце доступ к окошку 27 и крышке 16, которое образует коллектор 28 для подачи пополняемой краски. На другом конце каналов для краски пайкой прикреплена пластина 17 с соплами. Сопла 30 показаны в этой пластине в местах, сообщающихся с каждым каналом, и образованы действием эксимерного лазера ультрафиолетового диапазона.

При работе печатающей головки подают краску из содержащего его патрона в коллектор 28, откуда краска втягивается в каналы по направлению к соплам 30. На фиг. 3 показана ведущая схема 32, соединенная с печатающей головкой. В одном варианте она представляет собой внешнюю схему, соединенную с соединительными дорожками 14, но в альтернативном варианте (не показан) на печатающей головке может быть установлена интегральная схема. Ведущая схема 32 действует путем подачи (по линии передачи данных) данных о печатании 35, определяющих места печатания на каждой линии печатания, когда печатающая головка проходит по поверхности печатания 36, синхронизирующего импульса 42 (по линии синхронизации) и управляющего сигнала 38 (по линии 37).

Как известно, например, из EP-A-0277703, данной здесь в качестве ссылки, соответствующее приложение напряжений к электродам на любой стороне стенки канала будет приводить к образованию разности потенциалов через стенку, которая, в свою очередь, будет вызывать деформирование сдвигающим образом поляризованного пьезоэлектрического материала стенок каналов и поперечное прогибание стенки относительно соответствующего канала. Таким образом, возможно прогибание одной или обеих стенок, ограничивающих канал с краской: движение в канал уменьшает объем канала, а движение от канала увеличивает его объем. Как известно из EP-A-0277703, такое движение образует волны сжатия вдоль активной длины канала, которые вызывают выбрасывание капли краски из сопла. Активная длина устройства, показанного на фиг. 2, обозначена как “L”, и, как видно, равна длина канала между соплом 30 и соединением (окошко 27) к источнику жидкости для образования капель. На этой длине канал со всех сторон закрыт соответственно стенками канала и крышкой, так что такое движение стенок приводит к изменению давления жидкости для образования капель.

Следует отметить, что в устройствах типа, показанного на фиг. 1-3, обычно выгодно делать внутри соединения между электродами стенок для образования одного электрода на один канал: если приложить напряжение к электроду соответствующего канала и начальное напряжение к электродам соседних каналов, то результирующие разности потенциалов через две стенки, ограничивающие канал, тогда приведут к перемещениям каждой стенки. Независимо от того, сделаны ли соединения между электродами внутри или снаружи печатающей головки, в таком случае удобно описывать напряжение как приложенное “к выбранному каналу”. Оно является таким напряжением, которое прилагается как управляющий сигнал к ведущей схеме 32 и которое затем прилагается к соединительной дорожке 14 для каждого канала в соответствии с данными о печатании 35, передаваемыми по линии связи 34.

Как упоминалось выше, настоящее изобретение проистекает из открытия того, что для данной печатающей головки вышеописанного типа существует длительность периода, в которой управляющий сигнал можно удерживать на данном ненулевом уровне, которая больше длительности периода, в которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится у ее максимума, и в котором чувствительность канала к перекрестным помехам, зависящим от схемы печатания, значительно уменьшается вплоть до полного устранения.

Это иллюстрируется на фиг. 4 (a), которая показывает изменение скорости капли, выбрасываемой из канала, в зависимости от длительности T управляющего сигнала прямоугольной формы (показан на фиг. 4 (b)), подаваемого для двух схем печатания A и B к каналу на множестве каналов. При схеме печатания A (обозначена сплошной линией) одновременно включается каждый третий канал из множества каналов в печатающей головке при использовании управляющего сигнала на фиг. 4 (b), результатом чего является повторяющаяся схема печатания “+ – – + – – + – -“, в которой + и – соответственно обозначают выбрасывание/невыбрасывание капли из канала. При схеме печатания В включается единственный канал печатающей головки при использовании вновь управляющего сигнала на фиг. 4 (b). Как можно видеть, для большинства значений T скорость капель, выбрасываемых из канала при включении его как части схемы печатания A, отключается от скорости капель, получаемой при включении одного канала согласно схеме печатания B. Однако фиг. 4 (a) также показывает, что существует значение T (обозначенное как T^x), при котором не имеется никакого существенного различия в скорости выбрасывания из включенного канала, когда канал становится участвующим в печатании по другой схеме (т. е. схеме A вместо схемы B или наоборот).

Кроме того, можно видеть, что значение T^x больше расчетной точки T_des каналов печатающей головки. T_des – это время, занимаемое волной сжатия в жидкости для перемещения по активной длине канала, т. е. половина периода колебания волн сжатия в канале. Оно приблизительно равно L/c, где L и c – соответственно активная длина канала и действующая скорость волн сжатия в жидкости, хотя характеристики сопла также играют определяющую роль. T_des может быть также определено экспериментально: при величинах T около T_des достигается максимальная скорость выбрасывания капли, хотя, как видно на фиг. 4 (a), на ее величину может влиять схема питания. В конкретной конструкции печатающей головки, использованной для получения графика на фиг. 4 (a), T_des равно 12 мкс, в то время как T^x приблизительно равно 20 мкс, что дает отношение T^x/T_des, равное приблизительно 1,7.

То что T^x должно быть больше T_des, находится в полном противоречии с известным уровнем техники (например, WO-A-95/25011), согласно которому утверждается, что поперечные помехи, зависящие от схемы печатания, могут быть сведены к минимуму, но не устранены (как очевидно из фиг. 4 (a)) удерживанием управляющего сигнала в течение периода длительностью менее T_des.

Из уровня техники известны способы измерения скорости капель, выбрасываемых из канала печатающей головки: при одном способе направляют выбрасываемые капли краски на бумагу и измеряют точность осаждения капель. При другом, предпочитаемом способе стробоскопически наблюдают под микроскопом выбрасывание капель из сопел каналов: различие между каплями (которые выбрасывались одновременно) на расстоянии от пластины с соплами при наблюдении подобным образом является показателем различия в скорости выбрасывания, при этом скорость капель может быть измерена по этому самому расстоянию.

Фиг. 5 (a) показывает, что зависимость T^x > T_des остается правильной для других, более сложных управляющих сигналов, например, показанного на фиг. 5 (b), которые содержат не только период, в котором канал удерживается в данном расширенном состоянии, но также и период, в котором канал удерживается в данном сжатом состоянии, выбрасывая, таким образом, каплю краски. Эта фигура также подтверждает, что изобретение применимо не только к схемам печатания “один на трех” или “с единственным каналом” (схемы A и B), применявшимся на фиг. 4, но также и к схемам печатания, когда включается только каждый шестой канал (схема C). Кривые A.C на фиг. 5 (a) сходятся при значении T^x, равном 1,75 T_des, которое по существу аналогично значению, показанному на фиг. 4.

На фиг. 6 показаны результаты с фиг. 5 (a) вместе с результатами, полученными при использовании аналогичной конструкции печатающей головки и маловязкой краски. Так как маловязкая краска нуждается в меньшей энергии для выбрасывания капли с данной скоростью, то была уменьшена величина управляющего сигнала, применявшегося для получения последних результатов (на 16%), чтобы нормализовать максимальные скорости в этих двух группах результатов. Линии A и C на фиг. 6 соответствуют линиям A и C на фиг. 5, в то время как линии D и E соответствуют включению каналов по схемам “один из трех” и “один из шести” при маловязкой краске. Из этой фигуры видно, что для данной максимальной скорости выбрасывания значение T, при котором не существует никаких перекрестных помех, зависящих от схемы печатания, не зависит от вязкости жидкости.

Результаты, показанные на фиг. 4-6, относятся к печатающим головкам, имеющим активную длину канала в 4 мм и рабочее напряжение порядка 20 В. Предпочитается, чтобы ширина канала и стенки была приблизительно 70 мкм, а глубина канала находилась в пределах 250 мкм – 400 мкм. На фиг. 7 и 8 показаны сходные результаты, полученные с использованием печатающей головки, имеющей похожие размеры ширины и глубины канала, но при большей активной длине канала, равной 6 мм. Работа каналов по схемам “один из трех” и “один из шести” соответствует кривым F и G; фиг. 7 (b) и 8 (b) иллюстрирует разные управляющие сигналы, использовавшиеся при построении кривых. Как и на фиг. 4-6, длительность периода сигнала на расширение канала, при котором происходит работа без поперечных помех, зависящих от схемы печатания, не зависит от управляющего сигнала и при 19 мкс опять соответствует приблизительной 1,7-кратной длительности периода (T_des), при которой достигается максимальная скорость выбрасывания капли.

Настоящее изобретение особенно (хотя и не исключено) применимо к печатающей головке, в которой каналы для работы разделены на две, три или большее число групп. Из уровня техники, например из EP-A-0278590, известен режим работы с последовательными каналами, поочередно отнесенными к двум группам. Из уровня техники, например из EP-A-0376532, известен также режим работы с каналами, разделенными на три или большее число групп, по очереди приводимых в действие. Во всех случаях работы с группами каналов вводимые данные о печатании часто будут такими, что последовательные каналы, принадлежащие к одной и той же группе, будут включаться одновременно. Подобным же образом часто будет происходить, что два канала, принадлежащие к одной и той же группе и включаемые одновременно, будут разделены каналом, также принадлежащим к аналогичной группе, но еще не включенным. Эти два случая схематически показаны соответственно на фиг. 9 (a) и 9 (b). Настоящее изобретение направлено на устранение какого-либо различия в скорости выбрасывания между этими двумя схемами включения посредством подачи управляющего сигнала к тем каналам группы, которые должны быть включены, при этом сигнал удерживается на данном ненулевом уровне в течение периода, в котором длительность периода выбрана так, чтобы быть больше T_des и чтобы скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, принадлежащего к первой группе, была по существу независима от того, имеют ли другие каналы, также принадлежащие к первой группе и расположенные в множестве каналов непосредственно вблизи выбранного канала, указанный управляющий сигнал, поданный для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

Такую длительность периода можно экспериментально определить, измеряя скорость капель из одного или большего числа каналов с применением вышеописанных стробоскопических способов. Фиг. 9 (a) и (b) иллюстрируют нежелательный случай, когда происходит изменение в скорости со схемой печатания и соответствующее изменение в расстоянии между пластиной с соплами и каплями, выбрасываемыми из сопел в этой пластине и наблюдаемыми стробоскопически: капли выбрасываются с большей скоростью, когда действует каждый из трех каналов печатающей головки, что приводит к большему расстоянию (x1), преодолеваемому каплей в заданный интервал времени, чем расстояние (x2), преодолеваемое при действии только одного из шести каналов (фиг. 9 (b)). Понятно, что схемы включения, показанные на фиг. 9 (a) и (b), соответствуют схемам включения “один из трех” и “один из шести”, использованным при получении кривых A и C на фиг. 5 (a): значение T^x, показанное на фиг. 5, следовательно, применимо также к трехцикловой работе.

Работа по группам согласно настоящему изобретению не ограничивается приемом, посредством которого может быть изменен объем канала. Однако при использовании формы управляющего сигнала типа, показанного, например, на фиг. 5 (b), установлено, что могут быть успешно выбраны соответствующие длительности периодов расширения и сжатия, так чтобы не возникало никакого воздействия волны сжатия на образующую капли жидкость в тех каналах, которые принадлежат к следующей группе каналов, которая должна включаться. В противном случае такое воздействие волны сжатия могло бы повлиять на скорость капель, выбрасываемых из некоторых или из всех каналов следующей группы, что вызвало бы ее отклонение от величины скорости капель, выбрасываемых из каналов более ранней группы.

Соответствующие длительности периода сигнала на сжатие канала и периода сигнала на расширение канала могут быть определены методом проб и ошибок: начиная с обсуждавшегося выше типа формы сигнала, имеющего периоды расширения и сжатия равной продолжительности и обеспечивающего работу каналов, принадлежащих к одной и той же группе, без перекрестных помех, зависящих от схемы печатания. При этом длительность любого из этих периодов, но в особенности длительность периода подачи сигнала на сжатие канала изменяют до тех пор, пока невозможно будет измерить никакого значительного изменения в скорости между каплями, выбрасываемыми из групп каналов. Конец периода подачи сигнала на сжатие канала, при котором стенки канала отодвигаются в несмещенное положение, полезно согласовать по времени таким образом, чтобы в каждом из каналов, делящих боковую стенку с включенным каналом, возникал импульс сжатия, который подавлял бы любые волны сжатия, остающиеся в этих каналов.

Такие волны сжатия будут образовываться движением стенок канала на более ранних моментах подачи управляющего сигнала.

С другой стороны, имея эмпирически определенную согласованность по времени конечной границы сигнала на расширении канала, необходимую для предотвращения перекрестных помех, зависящих от схемы печатания, можно рассчитать необходимую согласованность по времени конечной границы сигнала на сжатие канала: считается, что для простой формы сигнала типа, показанного на фиг. 10, условие, благодаря которому в канале не остается никаких волн сжатия, может быть выражено как:

где P (t1), P (t3) – импульсы сжатия, создаваемые в моменты времени t1, t2, t3 соответствующими стадиями в управляющем сигнале, и c, и – соответственно коэффициент ослабления и собственная частота волн сжатия в канале. Если, как показано на фиг. 10, величины компонентов расширения и сжатия в управляющем сигнале равны, то изменения стадий в управляющем сигнале и соответствующие импульсы сжатия могут быть нормализованы к 1, -2 и 1, а вышеуказанное уравнение может быть приведено к
e^-c(t3-t1).cos(t3-t1)-2.e^-c(t3-t2).cost(t3-t2)+1 = 0
Величины c и для печатающей головки можно определить, применяя линейное гармоническое уравнение в форме A-B.cos(T).e^-ст к зависимости U – T типа, показанного на фиг. 4 (определенные величины будут несколько различаться в зависимости от того, применено ли уравнение к схеме с “включением единственного канала” или к схеме “включение одного из трех каналов”), в то время как t1 и t2 будут определяться длительностью сигнала на расширение канала, необходимой для работы без перекрестных помех, зависящих от схемы печатания. Поэтому можно решить вышеприведенное уравнение для получения величины для t3: как установлено, такие расчетные величины согласуются с экспериментально определенными величинами в пределах 10%.

После конечной границы сигнала на сжатие сигнала аналогичной формы может быть сразу же подан к каналам, принадлежащим к другой группе, для их включения. С другой стороны, как показано на фиг. 10, в форму сигнала может быть введен период покоя перед подачей сигнала в следующую группу каналов в момент времени t4. Как установлено, полезно делать длительность периода покоя (t4-t3) больше, чем L/c, чтобы обеспечить полное подавление волны сжатия. Кроме того, длительность периода покоя может быть выбрана таким образом, чтобы получаемая частота выбрасывания капель имела величину, совместимую со скоростью подачи данных для печатания. С другой стороны, задав желаемую частоту выбрасывания капель, можно отрегулировать характеристики печатающей головки (в частности, активную длину) и длительность периода покоя для согласования с этой частотой.

Например, в печатающей головке типа, показанного на фиг. 1-3 и имеющего величину T_des = 12 тыс. , ее работа без перекрестных помех, зависящих от схемы печатания, с каналами, расположенными в группах по три, была достигнута при использовании одноуровневой формы сигналов (с сигналами на расширение и сжатие равной величины), имеющей (t2-t1) = 1,55 T_des, (t3-t2) = 1,8 T_des и (t4-t3) = 1,65 T_des и при форме сигналов, имеющей общую длительность 5T_des (хотя общая длительность необязательно должна быть равна целому числу, кратному L/c), соответствующей частоте выбрасывания капель, равной 1/(3 5 12E – 6) = 5,6 кГц.

Понятно, что там, где это целесообразно, возможны все последовательности импульсов сжатия по настоящему изобретению для осуществления их посредством подачи униполярного напряжения к включаемым и соседним невключаемым каналам. Такое включение описано в WO 95/25011, приведенной здесь для ссылки.

Настоящее изобретение применимо к печатающим головкам, работающим как в бинарном (единственный размер капель), так и в многоимпульсном (известен также как “многокапельный” или “полутоновый”) режиме, когда каналы в группе могут быть включены несколько раз в одном цикле. Примеры последнего известны из уровня техники и описаны, например, в EP-A-0422870. Понятно также, что настоящее изобретение не должно быть ограниченным типом печатающей головки, описанной выше в качестве примера. Скорее его следует рассматривать как применимое к любому типу устройства для осаждения капель, содержащему множество параллельных каналов, отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов, и питаемых, по выбору, от общего коллектора, при этом стенки каналов выполнены с возможностью перемещения относительно канала в ответ на управляющий сигнал. Такие устройства известны, например, из US-A-5235352, US-A-4584590 и US-A-4825227.

Формула изобретения

1. Способ управления работой многоканального устройства для импульсного осаждения капель, имеющего множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов, ряд сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них, соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости капель и электрически включаемое средство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала, при этом способ содержит стадии: подачи управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала с удерживанием сигнала на данном ненулевом уровне, отличающийся тем, что сигнал удерживают на одном уровне в течение периода, длительность которого такая, что а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождение скорости капель, выбрасываемых из канала, на ее максимуме и б) скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом каналы вблизи выбранного канала для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность периода, при которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме, по существу равна L/c, где с – действующая скорость волн сжатия в жидкости в канале и L – длина канала, простирающаяся между соплом и соединительным средством, соединяющим канал с источником жидкости для капель.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что выбранный канал удерживают в расширенном состоянии в течение указанного периода.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что выбранный канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и после указанного периода.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что объем выбранного канала удерживают на данном расширенном объеме в течение указанного периода и непосредственно после него на данном сжатом объеме в течение второго периода.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что второй период длиннее указанного периода.

7. Способ по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что длительность указанного периода приблизительно в 1,7 раза больше длительности периода, в котором скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме.

8. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что выбранный канал удерживают в сжатом состоянии в течение указанного периода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и непосредственно после указанного периода.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанному периоду, во время которого канал удерживают в сжатом состоянии, непосредственно предшествует дополнительный период, в течение которого канал удерживают в расширенном состоянии.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что указанный период и дополнительный период имеют одинаковую длительность.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что часть, по меньшей мере, одной боковой стенки содержит пьезоэлектрический материал.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что пьезоэлектрический материал выполнен с возможностью перемещения сдвигающим образом.

14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что каналы совместно используют общий коллектор для подачи жидкости для капель.

15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что каналы образованы в виде канавок в основе, а стенки каналов сформированы между канавками.

16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, больше 1 м/с.

17. Способ управления работой многоканального устройства для импульсного осаждения капель, имеющего множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов, последовательные каналы в множестве каналов, упорядоченно распределенные на группы так, что канал, принадлежащий к любой одной группе, с любой стороны ограничен каналами, принадлежащими к, по меньшей мере, одной другой группе, ряд сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них, соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель и электрически включаемое средство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляют выбрасывание капли из выбранного канала, при этом способ содержит стадии: подачи управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала, при этом сигнал удерживают на данном ненулевом уровне, отличающийся тем, что сигнал удерживают на данном уровне в течение периода, длительность которого такая, что а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождение скорости капель, выбрасываемых из канала, на ее максимуме и б) скорость капель, выбрасываемых из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом те каналы, которые принадлежат к той же самой группе, что и выбранный канал, и которые в множестве каналов расположены ближайшими к выбранному каналу для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что длительность периода, при которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме, по существу равна L/c, где с – действующая скорость волн сжатия в жидкости в канале и L – длина канала, простирающаяся между соплом и соединительным средством, соединяющим канал с источником жидкости для капель.

19. Способ по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что выбранный канал удерживают в расширенном состоянии в течение указанного периода.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что выбранный канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и после указанного периода.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что объем выбранного канала удерживают на данном расширенном объеме в течение указанного периода и непосредственно после него на данном сжатом объеме в течение второго периода.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что второй период длиннее указанного периода.

23. Способ по любому из пп.19-22, отличающийся тем, что длительность указанного периода приблизительно в 1,7 раза больше длительности периода, в котором скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме.

24. Способ по любому из пп.17, 21, 22, отличающийся тем, что отношение длительности второго периода к указанному периоду выбирают так, чтобы не происходило никакого воздействия волн сжатия, имеющего возможность влиять на скорость выбрасывания капель из тех каналов, которые принадлежат к следующей группе каналов.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что отношение указанного периода к второму периоду составляет приблизительно 3:4.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что последовательные каналы в множестве каналов в порядке очереди отнесены к каждой из трех групп.

27. Способ по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что выбранный канал удерживают в сжатом состоянии в течение указанного периода.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и непосредственно после указанного периода.

29. Способ по п.27, отличающийся тем, что указанному периоду, во время которого канал удерживают в сжатом состоянии, непосредственно предшествует дополнительный период, в течение которого канал удерживают в расширенном состоянии.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что указанный период и дополнительный период имеют одинаковую длительность.

31. Способ по любому из пп.17-30, отличающийся тем, что часть, по меньшей мере, одной боковой стенки содержит пьезоэлектрический материал.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что пьезоэлектрический материал выполнен с возможностью перемещения сдвигающим образом.

33. Способ по любому из пп.17-32, отличающийся тем, что каналы совместно используют общий коллектор для подачи жидкости для капель.

34. Способ по любому из пп.17-33, отличающийся тем, что каналы образованы в виде канавок в основе, а стенки каналов сформированы между канавками.

35. Способ по любому из пп.17-34, отличающийся тем, что скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, больше 1 м/с.

36. Многоканальное устройство для импульсного осаждения капель, имеющее множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов, ряд сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них, соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель, электрически включаемое устройство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала, и ведущую схему для подачи управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала, отличающееся тем, что ведущая схема выполнена с возможностью удерживания сигнала на данном ненулевом уровне в течение периода, длительность которого такая, что а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождение скорости капель, выбрасываемых из канала, на ее максимуме и б) скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом каналы вблизи выбранного канала для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что длительность периода, при которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме, по существу равна L/c, где с – действующая скорость волн сжатия в жидкости в канале и L – длина канала, простирающаяся между соплом и соединительным средством, соединяющим канал с источником жидкости для капель.

38. Устройство по любому из пп.36 и 37, отличающееся тем, что выбранный канал удерживают в расширенном состоянии в течение указанного периода.

39. Устройство по п.38, отличающееся тем, что выбранный канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и после указанного периода.

40. Устройство по п.38, отличающееся тем, что объем выбранного канала удерживают на данном расширенном объеме в течение указанного периода и непосредственно после него на данном сжатом объеме в течение второго периода.

41. Устройство по п. 40, отличающееся тем, что второй период длиннее указанного периода.

42. Устройство по любому из пп.38-41, отличающееся тем, что длительность указанного периода приблизительно в 1,7 раза больше длительности периода, в котором скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме.

43. Устройство по любому из пп.36 и 37, отличающееся тем, что выбранный канал удерживают в сжатом состоянии в течение указанного периода.

44. Устройство по п.43, отличающееся тем, что канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и непосредственно после указанного периода.

45. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что указанному периоду, во время которого канал удерживают в сжатом состоянии, непосредственно предшествует дополнительный период, в течение которого канал удерживают в расширенном состоянии.

46. Устройство по п.45, отличающееся тем, что указанный период и дополнительный период имеют одинаковую длительность.

47. Устройство по любому из пп.36-46, отличающееся тем, что часть, по меньшей мере, одной боковой стенки содержит пьезоэлектрический материал.

48. Устройство по п.47, отличающееся тем, что пьезоэлектрический материал выполнен с возможностью перемещения сдвигающим образом.

49. Устройство по любому из пп. 36-48, отличающееся тем, что каналы совместно используют общий коллектор для подачи жидкости для капель.

50. Устройство по любому из пп.36-49, отличающееся тем, что каналы образованы в виде канавок в основе, а стенки каналов сформированы между канавками.

51. Устройство по любому из пп.36-50, отличающееся тем, что скорость капли выбрасываемой из выбранного канала, больше 1 м/с.

52. Многоканальное устройство для импульсного осаждения капель, имеющее множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в продольном направлении каналов, последовательные каналы в множестве каналов, упорядоченно распределенные на группы так, что канал, принадлежащий к любой одной группе, с любой стороны ограничивается каналами, принадлежащими к, по меньшей мере, одной другой группе, ряд сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них, соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель, электрически включаемое средство для перемещения части боковой стенки в ответ на управляющий сигнал, посредством чего осуществляется выбрасывание капли из выбранного канала, и ведущую схему для подачи управляющего сигнала к электрически включаемому средству для выбрасывания капли из выбранного канала, отличающееся тем, что ведущая схема выполнена с возможностью удерживания сигнала на данном ненулевом уровне в течение периода, длительность которого такая, что а) она больше длительности того периода, который имел бы результатом нахождение скорости капель, выбрасываемых из канала, на ее максимуме; б) скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, по существу не зависит от того, включены ли подобным же образом каналы, которые принадлежат к той же самой группе, что и выбранный канал, и которые в множестве каналов расположены ближайшими к выбранному каналу для осуществления выбрасывания капель одновременно с выбрасыванием капли из выбранного канала.

53. Устройство по п.52, отличающееся тем, что длительность периода, при которой скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме, по существу равна L/c, где с – действующая скорость волн сжатия в жидкости в канале и L – длина канала, простирающаяся между соплом и соединительным средством, соединяющим канал с источником жидкости для капель.

54. Устройство по любому из пп.52 и 53, отличающееся тем, что выбранный канал удерживают в расширенном состоянии в течение указанного периода.

55. Устройство по п.54, отличающееся тем, что выбранный канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и после указанного периода.

56. Устройство по п.54, отличающееся тем, что объем выбранного канала удерживают на данном расширенном объеме в течение указанного периода и непосредственно после него на данном сжатом объеме в течение второго периода.

57. Устройство по п. 56, отличающееся тем, что второй период длиннее указанного периода.

58. Устройство по любому из пп.54-57, отличающееся тем, что длительность указанного периода приблизительно в 1,7 раза больше длительности периода, в котором скорость капель, выбрасываемых из канала, находится на ее максимуме.

59. Устройство по любому из пп.52 и 53, отличающееся тем, что выбранный канал удерживают в сжатом состоянии в течение указанного периода.

60. Устройство по п.59, отличающееся тем, что канал находится в невключенном состоянии непосредственно перед и непосредственно после указанного периода.

61. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что указанному периоду, во время которого канал удерживают в сжатом состоянии, непосредственно предшествует дополнительный период, в течение которого канал удерживают в расширенном состоянии.

62. Устройство по п. 61, отличающееся тем, что указанный период и дополнительный период имеют одинаковую длительность.

63. Устройство по любому из пп.52-62, отличающееся тем, что часть, по меньшей мере, одной боковой стенки содержит пьезоэлектрический материал.

64. Устройство по п.63, отличающееся тем, что пьезоэлектрический материал выполнен с возможностью перемещения сдвигающим образом.

65. Устройство по любому из пп.52-64, отличающееся тем, что каналы совместно используют общий коллектор для подачи жидкости для капель.

66. Устройство по любому из пп.52-65, отличающееся тем, что каналы образованы в виде канавок в основе, а стенки каналов сформированы между канавками.

67. Устройство по любому из пп.52-66, отличающееся тем что скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, больше 1 м/с.

68. Способ выбора сигнала для включения электрически включаемого средства для перемещения части боковой стенки, простирающейся вдоль канала многоканального устройства для импульсного осаждения капель, посредством чего осуществляется выбрасывание капель из него, причем устройство имеет множество параллельных каналов, расположенных бок о бок и отделенных каждый от соседних каналов боковыми стенками, простирающимися в направлении каналов, ряд сопел, которые соответственно сообщаются с каналами для выбрасывания капель из них, и соединительное средство для соединения каналов с источником жидкости для капель, при этом сигнал удерживают на ненулевом уровне в течение некоторого периода, отличающийся тем, что способ содержит стадии а) подачи сигнала к выбранному каналу в множестве каналов и измерения скорости капли, выбрасываемой из выбранного канала и б) подачи сигнала к выбранному каналу и одновременно к каналам вблизи выбранного канала, и измерения скорости капли, выбрасываемой из выбранного канала и в) выбора длительности периода такой, чтобы по существу не происходило никакого изменения в скорости между каплями, выбрасываемыми из выбранного канала в режиме (а), и каплями, выбрасываемыми из выбранного канала в режиме (б).

69. Способ по п.68, отличающийся тем, что скорость капли, выбрасываемой из выбранного канала, больше 1 м/с.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.11.2003

Извещение опубликовано: 20.10.2005 БИ: 29/2005