Способ печати высокого разрешения с помощью капель краски

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК ПАТЕНТУ427/12 3 эян(Щ ОКОГО РАЗРЕШЕЬ КРАСКИогня печати высокого Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(51) 5 0 01 Р 15 18 разрещения в печатающем устроистве. Сущность изобретения: в печатающем устройстве непрерывная струя краски дробится на капли в электроде заряда Здесь они селективно заряжаются эпектростатически, причем указанные капли проходят затем между электродами отклонения и обеспечивают появление капель-сателлитов из основной капли. Данные капли препятствуют слиянию капли-сателлита, предназначенной для печати, со следующей основной каплей путем подачи напряжений на электрод заряда во время формирования указанной основной капли. 5 зп.ф-лы,20 ип, 2003941Изобретение относится к способам печати и может быть использовано в процессах печатания непрерывной струей краски.Известен способ печати высокого разрешения с помощью капель краски, включающий формирование непрерывной струи краски, дробление ее с помощью средств дробления на эквидистантные и эквиразмерные основные капли в пространстве заряжающего электрода, селективный и электростатический заряд указанных капель путем подачи напряжения на заряжающий электрод, перемещение капель в электростатическое поле в пространстве между отклоняющими электродами для формирования траектории полета основных капель на носитель печати.Недостатками известного способа являются невьсакие функциональные возможности. 5 10 15 20 Целью изобретения является расширение функциональнь 1 х возможностей,На фиг.1 изображен схематичный вид,представляющий основные электрические имеханические элементы г 1 ечатающей головки печатаащего устройства со струей краски, в котором используется способ поизобретению; на фиг. 2 - 4 схематично показано формирование и поведение капелексателлитов, получаемых известным 30способом; на фиг.5 - форма капель, получаемых в случае, когда разбиение струи непроизводит капель-сателлитов; на фиг.б и7 - диаграммы, иллюстрирующие изменение напряжений заряда в функции времени, 35служащие в первом случае для образованияи использования капель-сателлитов для печати; на фиг. 8-12 показаны схематично состояния струи выше и ниже местадробления, соответствующие паследовательным интервалам времени, показаннымна фиг.6; на фиг. 13-17 - состояния струивыше и ниже места дробления, соответствующие последовательным интервалам времени па фиг.7; на фиг.18 - три кривые, 45показывающие соотношение между минимальным напряжением заряда, необходимого для формирования капель-сателлитов,и эффективным напряжением возбуждениярезонатора для трех различных скоростей 50струи; на фиг.19 - диаграмма, иллюстрирующая соотношения между диаметрами капель и каплей-сателлитом, а такжедиаметром насадки в функции параметра,который будет определен ниже, а в специальных условиях в функции скорости струи;на фиг.20 - схематичный вид, показывающий работу печатающего устройства, в котором использован способ по изобретению,и показывающий, в частности, разницу амплитуд отклонения капель-сателлитов по отношению к основным каплям.Печатающая головка 1, показанная нафиг.1, является печатающей головкой соструей краски типа непрерывной струи, Онаимеет насадку 2, запитываемую краской поддавлением контуром краски 3 и создающуюнепрерывную струю ). Под воздействиемвибрации резонатора 4, запитываемогоцепью модуляции 5, непрерывная струя 3дробится в центре электрода заряда 6 нанепрерывную последовательность капелек,Зарядный электрод соединен с заряднойцепью 7, Капли проходят затем в детектор8, используемый как детектор фазы и скорости капель. Детектор 8 может быть частьюустройства регулирования краски и его работы, Заряженные капли отклоняются затем постоянным электрическим полем,поддерживаемым между электродами отклонения 9, Незаряженные или малозаряженные капли собираются капельницей 10,в то время как другие продолжают свой полет к носителю регистрации (не показан).Собранные в капельнице 10 капли рецикли-.руются в контуре краски 3,При отсутствии электричЕских эффектовявление фрагментации струи капель С в на.стоящее время хорошо характеризуетсяэкспериментально, даже если теория, позволяющая полностью описать это поведе-.ние, остается весьма трудной вприменении, Известный уровень техники,описанный ранее, показывает, в частности,чта такие параметры как амплитуда сигналавозбуждения резонатора, длина волны возбуждения, определяемая как 1 =)еЮ(гдеУ)ет - скорость струи, а Г - частота возбуждения резонатора),.или присутствие различных гармоник в сигнале возбуждения могутпривести к формированию капель-сателлитов Я, как это показана на фиг.2, В зависимости от комбинаций этих параметров,капельки-сателлиты, расположенные междуосновными каплями, могут быть "быстрыми" (фиг.3), т,е. они имеют большую скорость, чем скорость основных капель,"медленных" (фиг.3,4, когда их скоростьменьше, чем скорость основных капель, или"бесконечна" (фиг,4), когда их скорость равна скорости основных капель.На фиг.5 схематично показана формаструи в месте разрыва, полученная в оптимальных условиях работы классического пе-чатающего устройства, т.е. печатающегоустройства, в котором используются основные капли О для печати. Жидкие волокна Х,связывающие основные капли непосредственно выше места разрыва, не порождаюткапли-сателлиты, но приводят к появлению5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 малого хвоста У на основной капле, которая только что сформировалась, Эти оптимальные условия получают, действуя по меньшей мере на один из указанных параметров (амплитуду сигнала возбуждения, длину волны возбуждения, гармоники в сигнале возбуждения),ВПо изобретению в процессе приложения соответствующего напряжения заряда Уп. к формирующейся капле Оп и для тех же значений других параметров, что и для случая, показанного на фиг.5, получают формирование капли-сателлита Оп. Напряжение Уп, приложенное к капле Оп в процессе формирования, показано на фиг.6, где последующие интервалы времени, ограниченные МОМЕНтаМИ гп, гп+1 И т,дСООтВЕтСтауЮт ПЕ- риоду сигнала возбуждения, т.е. формированию последовательных капель Оп, Оп+1 и т.д.В течение периода до момента гп, который соответствует формированию капли Оп; т.е, состоянию, показанному на фиг.8, в процессе приложения напряжения заряда Уп (напряжение заряда является отрицательным в выбранном случае) электрические заряды противоположных .знаков, показанные схематично знаками+ на фиг.8, появляются на конце непрерывной струи 3. В процессе разрыва струи, т,е, после момента гп, капля О отрывается и уносит с собой электрические заряды, которые она сохраняет, вдоль траектории, Эта ситуация показана на фиг.9. При отсутствии напряжения заряда, приложенного между моментами гп и гп+1, положительные заряды капли Оп наводят заряды противоположного знака на капле, которая находится в стадии формирования Оп+1. Для условий скорости струи, амплитуды и формы сигнала возбуждения, физических свойств краски (признаки изобретения описываются далее) хвост Уп сформированной капли Оп имеет размер, достаточный для того, чтобы отталкивание между электрическими зарядами, имеющимися на поверхности капли Оп, приводило бы к разрыву между хвостом Уп и телом капли Оп, вызывая создание капелек-сателлитов Яп (фиг.10), Эта капелька-сателлит Яп под совместным воздействием сил отталкивания, связанных с положительными зарядами, остающимися на основной капле Оп, и сил притяжения вследствие отрицательных зарядов на капле Оп+1 быстро сближается с последней (фиг,11) и сливается с ней через небольшое время после образования (фиг.12). В этом случае быстрое слияние сателлита Яп с каплей Оп+1 не позволяет использовать сателлит для печати. По одному признаку изобретения подавляют это явление слияния в течение времени формирования следующей капли Оп+1, т.е. между моментами гп и гп+1 путем подачи напряжения Уп+1 амплитуды Уп с тем, чтобы электрически зарядить каплю Оп+1 зарядами того же знака, что и заряды на сателлите Яп. НаПряжЕНИЕ Уп+1 ПОКаааНО На дИаГраМ- ме (фиг.7). Таким образом, как это видно на фиг, 13-17, капелька-сателлит Яп остается достаточно долго в струе между основными каплями Оп и Оп+1 для пересечения отклоняющего электрического воля, расположенного ниже, и отклонения к носителю печати, Печать капелькой-сателлитом Яп характеризуется, следовательно, последовательностью двух последовательных строб-импульсов напряжения заряда Уп и Уп+1 равных амплитуд, Напряжение Уп+1, необходимое для контролирования сателлита Яп, также приводит к формированию сателлита Яп+1, показанного на фиг.16, па тем же причинам, что обсуждались в случае сателлита Яп на фиг, 8 - 12. Этот сателлит Яп однако не печатается в отсутствие напряжения Уп+2 в процессе формирования капли Оп+2, поскольку он быстро сливается с последней,Даже если теоретический анализ процесса формирования и контроля капель-сателлитов, описанный выше, ограничен, экспериментальная реализация способа хорошо воспроизводима. Она требует малой вязкости краски, желательно меньше 3 сП, большой амплитуды возбуждения резонатора и сравнительно высокой скорости струи,Б специальном примере реализации, использующем насадку диаметром 50 мкм,частоту капли 83, 333 кГц, треугольную форму сигнала возбуждения и краску с вязкостью . 3 сП, соотношение между минимальным напряжением заряда Ул;ип, необходимого для создания капли-сателлита, и эффективным напряжением возбуждения резонатора Упьезо показано на фиг.18, Кривые С 1, С 2 и СЗ, показанные на фиг,18, соответствуют трем скоростям: 19 м/с для кривой С 1, 20 м/с для кривой С 2 и 21 м/с для кривой СЗ, Для этих различных скоростей струи размер сателлитов по отношению к основным каплям составляет порядка 1/3, приблизительно, Эти результаты хорошо согласуются с результатами, опубликованными в технической литературе и схематично показанныл 1 и на фиг.19. Кривые В 1 и В 2 показывают соответственно отношения между диаметрами основных капель и капель-сателлитов и диаметром насадки в функции параметра К, определяемого как2003941 Ь+. Как уже было описано. указанные строб-импульсы соответствуют времени формирования двух основных капель, между которыми находится капля-сателлит, т.е, двойному периоду сигнала возбуждения.Использование способа по изобретению сравнительно просто, поскольку оно требует лишь небольшого числа модификаций по отношению к пластическим печатающим устройствам, использующим для печати основные капли. Могут быть использованы различные способы регулирования и контроля печатающих устройств, используемых в классических печатающих устройствах (синхронизации заряда детектированием фазы, контроль скорости капель, регулирование вязкости). Меняютсл лишь напряжения заряда в зависимости от того, хотят ли печатать основными каплями или каплями-сателлитами.Возможно рассматривать смешанный способ печати, в котором печать реализуется селективно, основными каплями или каплями-сателлитами. В таком способе, обеспечивая вариацию напряжения заряда, можно либо вызвать образование и заряд капель-сателлитов, либо заряжать основные капли без появления капель-сателлитов, В случае печати основными каплями напряжение между отклоняющими электродами должно вырасти по отношению к значению для капель-сателлитов.(56) Патент США В 4068241, кл. 6 01 Р15(18, 1978. Ф о р мул а и зоб рете н ия да, которым предотвращают слияние текущей капли-сателлита со следующей основной каплей и перемещают текущую . каплю-сателлит в электростатическом поле в пространстве между отклоняющими электродами, при этом амплитуды первого и второго напряжений заряда выбирают в зависимости от величины амплитуды отклонения, соответствующей месту нанесения на носитель печати текущей капли-сателлита.2, Способ по п.1, отличающийся тем, что используют краску с вязкостью менее 3 сПэ.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вязкость краски равна 3 сПз.4, Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что скорость струи краски выше 19 см/с.5. Способ по пп, 1 - 4, отличающийся ,тем, что размер капель-сателлитов изменяют в зависимости от величины скорости струи краски. 1. СПОСОБ П ЕЧАТИ В Ы СО КОГО РАЗРЕШЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ КАПЕЛЬ КРАСКИ, включающий формирование непре рывной струи краски, дробление ее с помощью средств дробления на эквидистантные и эквиразмерные основ-. ные капли в пространстве заряжающего 45 электрода, селективный и электростатический заряд указанных капель путем подачи напряжения на заряжающий электрод; перемещение капель в электростатическое поле в пространстве между отклоняющими 50 электродами длл формирования траектории полета основных капель на носитель печати, отличающийся тем, что во время формирования текущей основной капли на заряжающий электрод подают первое напряжение заряда, соответствующее появлению текущей капли-сателлита, а во время формирования следующей основной капли на заряжающий электрод подают равное первому второе напряжение заряК= - у - ,л 0 Вгде О В - диаметр насадки; а А - длинаволны возбуждения ( 1 = УструиЛ, гдеУструи - скорость струи, 1 - частота возбуждения резонатора). Для диаметра насадки50 мкм и частоты возбуждения резонатора83, ЗЗЗ кГц результаты также показаны надиаграмме фиг,19 (на вторичной оси абсцисс, скорости струи в м/с). Таким образом, 10можно констатировать, что размер сателлитов более чувствителен к скорости струи,чем основные капли, Это позволяет в случаенеобходимости в зависимости от диаметраотпечатка выбрать соответствующую скорость струи,Длл заданного напряжения заряда траектории капелек-сателлитов весьма отличаются от траекторий основных капель.Отклонения капель обратно пропорциональны квадрату из диаметра, т.е. в соотношении приблизительно 1/9 междуамплитудой отклоненил основных капель икапель-сателлитов, Это позволяет печататькапли-сателлиты с несколькими уровнями 25отклонения, используя различные напряжения заряда, рекуперирул при этом основныекапли в капельницу, Это показано на фиг.20. где показаны основные элементы печатающей головки по фиг,1, а также плоскость 30носителя печати по Оу. В нижней частифиг.20 диаграмма дает строб-импульсы напряжения заряда, которые были поданы соответственно на зарядный электрод 6 дляформирования капель-сателлитов Яп, Яп+ и 356, Способ по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что нанесение на носитель печати капель-сателлитов производят в комбинациис каплеструйной печатью основными каплями.2003941 0 О, 6 О, 8 Че Фиг, ЛОставитель С. Алексановхред М.Моргентал ректор М. Самборская Пав едак Т аказ 332 дписно КПО "Поиск" Роспатента035, Москва, Ж, Раушская наб.,5 иэводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 1