Чернильное струйное записывающее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801 31422 5 Н 4 С 01 0 15/18 ВСГе Й. ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1, ЧЕРНИЛЬНОЕ СТРУЙНОЕ ЗАПИСЫВАЮ 1 ЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащеепишущий узел соединенный с резервуаром с чернилами, дефлектор с 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, пишущииузел выполнен в виде импульсной пишущей чернильной головки, а дефлектор - в виде камертона, на первойветви которого закреплены пишущаяголовка и спомощью тяг подвижныечасти датчика скорости и возбудителяколебаний, на второй - их неподвижные части,,Швыдкая е 20 каз оизводственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород роектная,Тираж б 93 ВНИИПИ Государственног по делам изобретении 3035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийая наб д. 4/51314228 вертки. 2. Угтройство 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 бытьприменено для записи растровьгх изображений в выводных устройствах ЭВМэлектронньгх телетайпах и факсимильных аппаратах,Известны чернильные струйные записывающие устройства, позволяющиеотклонения пролетающих капель чернилв пределах вертикального столбца,или микрорастра знака с целью формирования растрового изображения алфавитно-цифровой и графической информации на обычных сортах бумажньгхносителей, например в известном устройстве имеется чернильная струйнаяголовка с непрерывной эмиссией капельной струи, капли которой могутзаряжаться до разных потенциалов от0 до 200 В, затем при пролете к бумаге через дефлектор (пара вертикальных отклоняющих пластин) на которыйподано постоянное высокое напряжен:гге,каждая заряженная капля отклоняетсяна свой определенный угол, осуществляя таким образом вертикальную развертку одного стобца знака. Незарявьгй выход управляющей ггамяти соединен с входом инвертора, выход которого подключен к одному из входов коммутатора, вход инвертора соединенОдним из входов второй схемы 11 ЛИ вьход 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 вторым выходами триггера разженные капли, пролетая по прямойтраектории, попадают в каплеуловитель и возвращаются в резервуар счернилами, Лосле печати каждого 5 столбца головка с дефлектором перемещается на один шаг для печати следующего столбца и т.д.Недостатками указанных устройств являются низкая эксппуатационая на 10дежность из-за высокого напряженияна пластинах дефлектора, необходимость в специальных чернилах, а также сложность конструкции,Наиболее близким к изобретению по15технической сущности и достигаемомурезультату является чернильное струйное записьцзающее устройство, содержащее пишущий узел, соединенный срезервуаром с чернилами, цефлектор с20электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления и синхронизации, подключенныйк пишущему узлу и дефлектору.Данному устройству присущи следуюшие недостатки: конструктивная сложность устройства, включающего насос,фильтр, два дефлектора, конструктив1314228 4второй схемы.ИЛИ, выход которой соединен с одним из входов регистра,четвертый выход управляющей памятисоединен с вторым входом триггерауправления камертона, второй выходкоторого соединен с вторым входомусилителя камертона, выход первогоформирователя соединен с вторым входом второго формирователя, третий10 выход управляющей памяти подключенк. одному из входов триггера записиточек и к триггеру готовности, выходкоторого соединен с первыми входамипервой и второй схем И-НЕ, выходы15 которых соединены с соответствующимивходами регистра, вторые входы первой и второй схем И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера развертки.20 На Фиг. 1 схематически изображенозаписывающее устройство на фиг. 2схема блока управления; на фиг. 3графики зависимости отклонения капель от скорости; на фиг. 4 - табли 25 ца программирования управляющей памяти; на фиг, 5 - временная диаграмма работы блока управления.Записывающее чернильное устройство содержит импульсную чернильную30 головку 1, камертонный хроматический дефлектор 2, устройство 3 настройки хроматического дефлектора,возбудитель 4 камертонных колебаний,тягу 5, магнитную систему 6 датчикаколебаний ветвей камертона, катушку7 датчика, чернилопровод 8, резервуар 9 с чернилами, носитель 10 записи, блок 11 управления,ная сложность первого дефлектора,содержащего электромагнитную системупо оси которой проходит чернилопровод, необходимость в специальныхчернилах для возможности заряда формируемой капли, ухудшение качествапечати из-за нелинейных искажений вколебательной системе первого дефлектора.Цель изобретения - упрощение устройства, повышение его надежностии качества записи,Указанная цель достигается тем,что в чернильное струйное записывающее устройство, содержащее пишущийузел, соединенный с резервуаром счернилами, дефлектор с электромагнитным возбудителем колебаний, носитель записи, блок управления исинхронизации, подключенный к пишущему узлу и дефлектору, введен датчик скорости, а в качестве пишущегоузла и дефлектора используется соответственно импульсная пишущая чернильная головка и камертонный хроматический дефлектор, причем на первойветви камертона закреплена пишущаяголовка, а на второй ветви закрепленвозбудитель колебаний, подвижнаячасть которого соединена с первойветвью камертона тягой, подвижнаячасть датчика скорости закреплена напервой ветви, а неподвижная - на второй ветви камертона. Блок управленияи синхронизации содержит последовательно соединенные регистр столбца,коммутатор, Формирователь усилительзаписи точек, последовательно соединенные счетчик, управляющую память,триггер готовности, триггер записиточек, второй формирователь и усилитель записи точек, последовательносоединенные счетчик, первую схемуИЛИ, триггер управления счетом иподключенные к соответствующим входамтриггера управления счетом первую ивторую схемы И, последовательно соединенные триггер развертки столбца,триггер управления камертоном и усиарона, речем ыод первой и второй схем И соединены с входом счетчика, один из входов первойсхемы ИЛИ соединен с входом триггера развертки столбца и с одним извыходов счетчика, первый выход управляющей памяти соединен с входоминвертора, выход которого подключенк одному из входов коммутатора, входинвертора 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, а также сигналы с выходов триггера 15 управления счетом. Выходы схем И 12, 13 подключены к счетным входам счетчика синхронизации 14. Выходы разрядов восьмиразрядного счетчика 14 синхро- низации подключены к входам управ314228ляющей цамяти 17, а сигналы переноса поступают на входы схем И 1 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 памяти 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 камертоном и з:оммутатора 28, Выходы триггера 19 управления камертоном подключени к входам усилителя возбуждения камертона, Выхоц усилителя 20 возбуждения камертона подключен к обмотке;.зозбудителя 4 камертонпых колебаний (Фиг, 2). На входы триггера.21 готовности подключены выходы управляющей памяти 17, а выходы его подключены па вход триггера 22 записи точек и "1" поступает в ЭВМ в качестве сигпала 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-НЕ 23, 24 поступают сигналы с выхода управляющей памяти 17 триггера 21 готовности, триггера 18 развертки столбца, а выходы схем И-НЕ 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 на бумаге), сигнал записи кода из ЭВМ "ЗА;1", а также сигналы сцвига инФормации в регистре с выходов схем 23, 24, Выходы регистра подключены к входам коммутатора 28, на входы которого подключены выходя.регистра 25,управляющей памяти 17, триггера 21 готовности, Коммутатор 28 осуществляет временную селекцию (синхронизацию) импульсов записи точек, поступающих с его выходана ззходы Формирователей 29, 30, осуществляющих Формирование сигналов записи точек по длительностици Фазе. Выходы Формирователей подключенык входам усилителя 31 записи, который подключен к входу пишущей чернильной головки 1 (Фиг. 2),5 В статистике у камертона отсутст.вуют колебания,Камертон переходит в режим незатухающих колебаний на собственнойчастоте только лишь при подаче импульсов внешней синхронизации СИ от ЭВМ, по которым начинают работатьсчетчик, схема 19, 20 управления камертоном, а также вырабатываетсянеобходимая 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 составляет0,2 мм, а максимальная высота пропис 25ных символов составляет 3 2 мм регистр 15 столбца разрядный, причемколичество печатаемых точек в одномстолбце Фиксируется записью такогоже количества "1" в регистр от ЭВМ.Взаимное расположение точек в30столбце обеспечивается записью "1"в соответствующие разряды регистра,Кроме того, в блок управленияпоступают от ЭВМ сигнал внешней синхронизации, сигнал разрешения печати35 и записи кода столбца, в ЭВМ выдается от блока управления сигнал "Го"товностьПри включении устройства на обмотку возбудителя 4 камертонных колеба 0 нии от блока управления поступаетнепрерывный сигнал возбуждения (в качестве тзозбудителя применено поляризованное реле, якорь которого соединен с тягой 5).45Камертон 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 ярковыраженными качествами резонатора механических колебаний на его собственной частоте подстройка к заданному значепио частоты собственныхколебаний камертона осуществляется1314228 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 у, (мм/с), мгновенная скорость движения головки ч (мм/с), расстояние между соплом и бумагой 1 (мм), необходимая высота развертки столбца Ь (мм), диа-. метр записываемой точки Й (мм), рабочее быстродействие п (точек/с), количество точек в столбце записи ш (точек), скорость движения головки вдоль строки записи ч (мм/с), амплитуда колебаний головки ,камертона) А.(мм), то эти величины связаны сле. дующими зависимостями: 20 у = й .и (мм/с), ъ., = (мм/с);Й п 1 ш (мм),7,А = = , где й = - (1/с)2 и 4 йГ фш- 0,25 (мм),.0,.2 1541 пПри 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 уС - фаза колебаний камертона,с - постоянное смещение фазы,определяемое параметрамиконструкции камертона и параметрами пишущей головки;К - отклонение точки записи от начального положения;С - постоянная камертонного дефлектора.Постоянное смещение фазыможно определить из соотношения при помощи устройства настройки хроматичности дефлектора 3, состоящегоиз двух грузиков - гаек (гайка иконтргайка), перемещаемых при настройке по резьбовому стержню. Перемещение грузпсов к опоре камертонаповышает частоту его колебаний, перемещение грузиков от опоры понижаетчястоту.Так как на одной ветви камертона10закреплена пишущая чернильная головка, за счет ее колебаний относительно бумаги осуществляется вертикальная развертка одного столбца знака.Печать каждой точки осуществляется15при подаче на головку .1 от блока управления сигнал записи, по которомупроисходит выброс капли чернил ватмосферу, и после ее соударения сбумагой 10 на носителе фиксируетсяизображение точки,Капли, вылетающие из колеблющейсяпишущей головки, в дополнение к своей скорости ч в направленииинжекции25приобретают еще и мгновенную скоростьч колебательного движения головкив направлении, перпендикулярном нап- ъг.ш й тправлению инжекции, В результате каж- - , - ,.дая капля летит к бумаге по направлению, совпадающему с направлением при й = 0,2 мм, ш = 1530результирующего вектора скорости, получающегося после геометрическогосложения скорости инжекции у, и мгновенной колебательной скорости гСкорость колебательного .движения чпропорциональна амплитуде и частотеколебачий,При пролете капли чернил от головки к бумаге, в зависимости отсинхронизации момента выброса капли40с соответствующей фазой колебапийкамертона происходит следующее:максимальное отклонение капли чернил вверх от горизонтальной траектории полета в случае выброса ее наНмаксимуме скорости головки направ- ий += агсз 1 п -Сленном вверх,максимальное отклонение капли чернил вниз от горизонтальной траекторииполета в случае выброса ее на максимальной скорости головки, направленном вниз,"сохранение горизонтальной траектории полета капли в случае выброса еепри минимальной скорости головки (присмене знака скорости)любое отклонение капель вверх иливниз от горизонтальной траектории по 1314228 10, (1+. )к где с 0 - угловая частота колебанийветви камертона,1 - расстояние от головки до бумаги;ч, - скорость полета капли- длина ветви камертона,Конструктивная постоянная С определяется соотношением и 1 а С=Ь - ) ) ке Ь - амп тудное значение колебаветви камертона. нии Для полу размера (высния штифта стандартнота знаков 2,5 мм дляолов и 3,2 мм пртаточно 15 точек в описнь строчных симвсимволов) до столбце диаме0,2 мм).В таблицеколебаний кам отп атка точ ы значения фаз соответствуюприведе ертона,писи преналов х моментам вы ач на головку, при равно делении точек в столб ерном Длч получения сигналов управлениякамертоном и сигналов синхронизацииимпульсов записи используется принцип деления импульсов внешней синхронизации повышенной частоты.Частота импульсов внешней синхронизации может быть определена необходимой точностью определения фазыколебаний и быстродействием головки.Для обеспечения требуемой точностивыделения Фазы синхронизации записии постоянного смещения у отрезок0 - П/2 разбивается на 256 тактов,что соответствует минимальному Фазовому расстоянию между двумя сигналами синхронизации в 20 тактов.Таким образом, при использованиипишущей головки с номинальным .быстродействием 10 кГц частота импульсов внешней синхронизации должнасоставлять 200 кГц.Импульсы внешней синхронизацииСИ поступают по цепи 1 на входы схемИ 12 и 13, выходы которых подключены на счетные входы восьмиразрядногосчетчика 14 синхронизации,На другие входы схем И 12 и 13подключены выходы триггера 15 управления счетом, который работает вТаблица про г р ы ляющей памяти (мик приведена на Фиг Для поддержания лебаний камертона 5 гер 18 развертки с выход которого под триггера 19 управл выходы которого по усилителя 20 управ лем камертона, п 1 ирования управ росхемы К 556 РТ 4 незатухающих коиспользуется триг толбца единичный кпочен на вход Б ения камертоном,. дключены на вход ления возбудитеи столбц а пдвеклика 14,ие тпцг разверт игналам ивает и ггер ся по с обеспеч 19 по импульс оном с выхода 17,аким образом, внешней чае екл упр упр что ачен авлрния каавлпющей па гер мер при подагизации е импульбеспечиия камерсинхро ухающи сов ваю тон олеба з с аданному произвоПодстройк вона к злебанийтройстввФлектора аме наченпо частоты к настроидится при помощи ус ки хроматичности де симальному значению чика колебаний ветвНа Фиг. 5 предст внешней синхронизац по макот дат-опа, игналыимпульигнал еи камер авлены с ии СИ 32 счетном режиме по сигналам переносаот счетчика 14, поступающим на егосинхронизирующий вход через схемуИЛИ 16.Итак, счетчик 14 синхронизациипо сигналам. внешней синхронизацииработает в режиме счета на +1 до накопления кода 2551 , после чего врезультате переключения триггера 15 10 переводится в режим счета на -1.При достижении кода 0, с появлением сигнала на выходе Р+ в результате переключения триггера 15счетчик 14 вновь переходит в режим 15 счета на +1.Выходы счетчика подключены на соответствующие адресные входы управляющей памяти 17 (микросхема ППЗУК 556 РТ 4),на пвертирующий вход разре шения выборки которой подключенацепь внешней синхронизации,С выходов управляющей памяти снимаются следующие сигналы;1 - импульс синхронизации записи точек,"2", "3" - импульсы установки иснятия сигнала "Готовсы синхронизации записи точек 33, состояние триггера готовности 34, импульсы управления камертоном 35, а также внешние сигналы управления блоком - импульс записи кода столбца 5 36 и сигнал разрешения печати 37.Для наглядности представления временной диаграммы такты, соответст вующие неизменным состояниям вьг одных сигналов управляющей памяти, опущены, а представленные на диаграмме такты отмечены соответствующими состояниями счетчика 14Послевыдачи последнего импульса печатистолбца (такт 173) в такте 15 навыходе 3 управляющей памяти формируется импульс, в результате чеготриггер 21 готовности и триггер 22записи точки устанавливаются в "О.При этом на выходах схем И-НЕ 23и 24 устанавливаются уровни "1", чтопереводит 16-разрядный сдвиговый регистр кода столбца 25 в режим параллельного занесения (регистр выполненна двух микросхемах К 155 ИР 13), ипо цепи 12 выдается сигнал готовности.По сигналу готовности с внешнего"генератора символовна входные шины регистра 25 поступает код очередного столбца символа, который записывается в регистр по сигналу "ЗАП",поступающему через схему ИЛИ 26 навход регистра,После записи кода столбца в регистр 25 для печати очередного столб.ца выдается сигнал разрешения печати(РП), который по цепи 2 поступает навход 0 триггера 22 записи точки, После накопления в счетчике кода 255такта осуществляется переключение 4 Отриггера 18 развертки столбца, управляющего направлением разверткистолбца, и триггера 15 управлениясчетом счетчика 14, счетчик переводится в режим вычитания, при этом в 45такте 174 выдается импульс на выходе"2" управляющей памяти, который устанавливает триггер 21 готовности в"1". При этом на выходах схем И 23и 24 вырабатываются сигналы, определяемые состоянием триггера 18, чтообеспечивает установку регистра 25 врежим последовательного сдвига в соответствующем направлении,В следующем такте (173) выдаетсяимпульс синхронизации записи первойточки столбца, который через инвертор 27 поступает на вход коммутатора 28, на другие входы которого подключены выходы триггера 18 разверткистолбца, а также выходы первого ишестнадцатого разрядов регистра 25.По заднему фронту импульса записи через инвертор 26 осуществляется сдвигкода в регистре 25.При достижении в счетчике кода"О" он вновь переводится в режимсчета на +1 и выдача импульсов синхронизации повторяется в обратной последовательности по тактам при неизменном режиме работы регистра 25,В пятом такте происходит выдачасигнала переключения камертоном 8,при достижении в счетчике кода 173описанный цикл повторяется. Послепечати комбинации точек в столбцеустройство перемещается относительноносителя на один шаг. Если печать точек в столбце непроизводится, то импульсы записи напишущую .головку не подаются,Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает повышение надежности,так как применена пишущая головка,обеспечивающая эмиссию капель чернилв 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.це Значениефазы -1,07 П -0,84 П -0,67 П -0,52 П -0,38 П -0,25 П -0,13 П Продолжение таблицы Номер точки 13 14 10 11 в столбце Рие Значениефазы 0 0,13 П 0,25 П 0,38 П 0,52 П 0,67 П 0,84 П 1,07 П