Устройство для формирования потоков жидкостных капель в блоках струйной печати - SU878211A3

Код документа: SU878211A3

Чертежи

Описание

тель, откладываются в неправильных положениях на рулоне. Поэтому указанные устройства не могут работать при максимальной производительности, если капли во всех струях не будут генерироваться синхронно со связанными с ними передаваемыми зарядными импульсами. Это, в свою очередь, требует либо хронометрирования генерирования капель из каждого и любого моноволокна, либ контролирования генерирования капель таким образом, чтобы время или фаза генерирования- капель были заранее из вестны. Таким образом, необходимо возмуще ния для стимуляции капель прикладывать ко всем моноволокнам с общей амплитудой и синхронизированно. В выше упомянутом устройстве гене рирование капель происходит по метод бегущей волны. Этот метод имеет огра ничения как с точки зрения ширины пе чатания, так и со стороны качества печати. Серия бегущих волн распространяется вдоль длины пластины с отверстиями , и струи стимулируются по мере их выхождения. Однако распространение волн сопровождается рассеянием энергии, что вызывает постоянно удлинение моноволокон струй вдоль ма сива. Иногда колебания длины моноволокон становятся чрезмерными и дос тигается максимальная полезная ширина печатания. Причина ограничения вышеуказанного метода заключается в недостаточном качестве печати, так как в этой системе различные струи не генерируют капли одновременно, а между ними существует известное соотношение по фазе. Таким образом,система может теоре тически работать с лучшим разрешение но при этом каждый канал должен быть оборудован контуром для сдвига фаз, что требует большого количества эле тронного оборудования и на практике трудно достигаемого из-за неп:ред сказываемого колебания длины волны у пластины и следовательно, из-за ошибки в фазах, что вызывается неоднородными границами пластины с от верстиями. Даже в том случай, если достигается такая синхронизация, на лучшее качество печатания всеЖе не имеет места в связи с тем фактом что квадратная матрица капель не мо жет быть образована бегущей волной. Таким образом, подобные системы рабсагают с одной пятой или одной четвертой долей от максимального тео ретического разрешения. Известно также устройство для формирования капель, в котором одно временно генерируются однородные моноволокна и капли в ряде струй, в этом устройстве используются плас|ТИНы с отверстиями, расположенные в нижней части резервуара с печатной краской. Изменения давления прйвыталкивании печатной краски из отверстий индуцируются гибкой пластиной , расположенной на расстоянии от поверхности пластины с отверстиями, но в пределах резервуара с печатной краской 2}. Множество преобразователей элек- трического сигнала в перемещение пьезоэлектрических преобразователей установлены на поврехности пластины, так ;что, когда одновременно возбуждаются , они создают поперечный изгиб вдоль длины пластины с созданием равномерного распределения давления в жидкости над отверстиями и эта однородность в размерах моноволокон и капель создается при выходе их из отверстий . Однако в таком устройстве необходимо установить значительное число пьезоэлектрических преобразователей, что приводит -к усложнению конструкции. Другой недостаток заключается в образовании щели у каждого конца пластины, так как пластина, находящаяся под давлением, располагается в пределах самого резервуара, т.е. находится по обеим сторонам пластины . Это приводит к тому, что верх няя пластина вибрирует, изгибаясь вперед и назад. Однако при этом происходит образование вторичных волн в жидкости, проходящей сквозь отверстия. Это вызывает нежелательные возмущения в моноволокнах, что снижает однородность моноволокон и р азмера капель , а ухудшает эффективность передачи энергии от пластины, находящейся под давлением, к отверстиям. Наличие указанных щелей может вызывать и неоднородность распределения энергии вдоль пластины, а также ослабить возмущения, передаваемые пластиной жидкости. Цель изобретения - улучшение качества формирования потоков капель путем обеспечения однородного каплеобразования , Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формирования потоков жидкостных капель в.блоках струйной печати, содержащем резервуар заполненный жидкостью, дном которого является прямоугольная пластина с фильерами, расположенными по прямой линии, а крышкой - прямоугольная упругая пластина, и преобразователи электрического сигнала в перемещение, например пьезоэлектрические, подключенные к блоку управления и сопряженные с внешней поверхностью упругой пластины, установлена опорная пластина, на которой размещены преобразователи электрического сигнала в перемещение , и демпфирующие элементы, размещенные между параллельными плоскостями упругой и опорной пластин, причем ширина дна резервуара меньше половины длины изгибны волн в указанном дне при максимальн рабочей частоте. Расстояние между поверхностями крыши и дна резервуара кратно нечет ной четверти длины волны сжатия в ж кости при рабочей частоте. Ширина контакта каждого преобразователя с упругой пластиной меньше половины длины изгибной волны в данном преобразователе при рабочей частоте. Расстояние между контактными пло щадками на упругой пластине меньше половины длины изгибных волн в данной пластине при рабочей частоте. На фиг.1 представлено.предлагаем9е устройство; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - пьезоэлектрический преобразователь/ на фиг.4 - пластина-крыи1ка, находящаяс под давлением, и пьезоэлектрические преобразователи; на фиг.5 - схема изображающая рекомендуемый тип . контакта между пьезоэлектрическими преобразователями и пластиной, находямейся под давлением. Устройство содержит резервуар 1, заполненный жидкостью, дном которого является прямоугольная пластина 2 с фильерами 3, расположенными по прямой линии, а крышкой - прянюугол ная упругая пластина 4, находящаяся под давлением. В устройство также входят преобразователи 5 электричес кого сигнала в перемещение, наприме пьезоэлектрические, подключенные к блоку б управления. Резервуар 1 выполнен в форме удлиненного отверсти в прямоугольном металлическом блоке с внутренними коническими боковыми стенками 7 и 8 (фиг.2). Жидкость по дается в резервуар по трубке 9 под заранее установленным давлением и полностьрю его .заполняет. Пластина 2 жестко крепится к резервуару, а ее толщина выбирается из условия отсутствия ее вибрации при колебаниях давления жидкости в резервуаре. Крышкой коллектора является упругая пластина 4, являющаяся достаточно гибкой для деформации её перпендикулярно ее продольной оси под действием преобразователя 5. Она жес ко прикреплена к краю резервуара 1 так, что только ее часть, находя115аяся под давлением, может изгибаться под действием преобразователей 5. К верхней поверхности пластины 4 крепится пара демпфирующих элементов 10 и 11, изготовленных из относительно упругого материала, такого как полиуретан. Преобразователи один из которых показан на фиг.З, например, представляют собой пьезоэлектрические преобразователи, хотя могут быть использованы и другие тип электроакустических преобразователей Так, например, можно пользоваться магнитострикционными преобразователями , электродинамическими или электростатическими преобразователями. Каждый преобразователь 5 состоит из верхней ограничивающей пластины 12, пары керамических преобразователей моды толщины 13 и 14, пластины 15 для монтажа, которая является электродом для преобразователей 13 и 14, упругих элементов 16, которые являются диэлектриками, и элемента 17для передачи усилия. Каждый преобразователь 5 крепится болтом 18, который является электродом преобразователей 13 к 14. Ряд верхних ограничивающих пластин 12 должен иметь более высокий акустический индекс, чем элетдант 17 для передачи усилия, для того, чтобы увеличить передачу, усилия к пластине 4. Элемент 17, передающий усилие,для каждого преобразователя может быть самой различной конфигурации. Упругость элементов 16 должна предотвращать появление бегущей волны в пластине резервуара и оказывать благоприятное влияние на вьщавливание капель из отверстий. Преобразователи 13 и 14 возбуждаются под действием центрального электрода, т.е. пластины 15 и болта 18под действием элементов 16, таким образом, что ряд преобразователей 5 может быть активирован одновременно . Как показано на фиг.4, преобразователи расположены на равном расстояний вдоль продольной оси симметрии верхней поверхности пластины 4, находящейся под давлением, и их контактные площадки 19 отделены расстоянием друг от друга. На практике расстояние Г имеет довольно важное значение и оно должно быть меньше половины длины Л/2 изгибных волн в fuiacTHHe при рабочей частоте.Это необходимо для того,чтобы ,больше снизить возможный потенциал для интенсифицирующих стоячих волн между смежными и более отдаленными, друг от друга преобразователями 5. То же cciMoe требование относится к ширине W контакта каждого преобразователя с упругой пластиной, т.е. ширина должна быть существенно меньше половины длины изгибной волны в преобразователе 5 при рабочей частоте . Это снижает возможность интерференции со стороны отраженных волн или искажений за счет этих волн в пределах данного преобразователя. Несмотря на то, что поперечный размер контактной площадки преобразователя 5,т.е. размер по ширине,пластины 4, не имеет столь критического значения, как ширина W, предпочтительно , чтобы он был меньше половины длины изгибных волн в пределах данного преобразователя при рабочей частоте. Следует отметить, что на практи ,ке расстояние D и ширина W мотут быть приближены к половине длины из гибной волны без существенного нения однородности энергии, а следовательно , и однородности длины мо новолокон. На фиг.5 представлено рекомендуе мое положение контактных площадок 1 Необходимо, чтобы вдоль продольной оси пластины -4 имелся линейный контакт . Однако может быть и точечный контакт или контакт по площади прям угольного сечения, если это необходимо для индивидуального варианта. Для исключения перманентной связ между преобразователями и пластиной 4 в устройство введена опорная плас тина 20. В случае широкополосных стимулирующих устройств расстояние между нижней поврехностью пластины 4 и верхней поверхностью пластины 2 с отверстиями, т.е. высота Н резервуа ра 1 для жидкости, не имеет критиче кого значения и может быть настолько малым,насколько это позволяет гидродинамика. Для узкополосных сти мулирующих устройств оно должно быт кратно нечетной четверти длины волн сжатия в жидкости при рабочей частоте . Это обеспечивает размещение пластины с отверстиями в узловой плоскости, в которой амплитуда вибраций Б основном затухает. Пластина 2 с фильерами-отверстиями является жесткой. Для этого параметры внутренних стенок резерву ара в месте пересечения с верхней поверхностью пластины 2 в, основном меньше половины длины изгибных волн в пластине 2 при максимальной рабочей частоте. Это необходимо, чтобы снизить и довести до минимума распространение интерферирующих волн в пределах пластины 2. При работе, все преобразователи 5 возбузкдаются при соответствующей частоте для создания однородной сер капель, выходящих из фильер 3. Каждый преобразователь возбуждается электрическими импульсами, поступаю щими к обоим элементам 13 и 14. Поскольку преобразователи одновременно периодически возбуждаются они заставляют передающие элементы 17 | згибать пластину 4 и вниз по положениям штриховых линий, показан ных на фиг.2. В связи с тем, что нижняя поверхность пластины 4 находится в контакте, с верхней поверхностью жидкости в резервуаре,волны сжатия распространяются в жидкости передаются жидкости, выбрасываемой отверстий, с формированием однородн моноволокон и капель. Необходикю одновременно и с равной амплитудой возбуждать все преобразователи 5 вдоль длины пластины 4. Для этого рекомендуемый метод возбуждения массива преобразователей 5 заключается в работе вне резонанса , несмотря на то, что резонансное возбуждение является более эффективным и легче достижимо. Причина этого заключается в том, что на практике резонансная частота преобразователей может быть несколько отличной из-за колебания различных физических параметров сборки преобразователя . Однако как амплитуда, так и фаза колебаний зависят от частоты. Когда преобразователи имеют сходную, но не точно одинаковую резонансную частоту , приводятся одновременно в действие при данной частоте, например при резонансной частоте одного из преобразователей, то другие преобразователи данного массива будут подавать сигналы различных амплитуд в различные моменты времени, отличные от тех, которые имеют мегто для резонансно работающих преобразователей . Величина различий зависит от ширины полосы резонансных частот : чем уже полоса, тем больше различие между величинами Однако амплитуда я фаза становятся относительно независящими от частоты , если преобразователь работает вне резонанса, так как при этом происходит более равномерное распределение фаз вдоль поверхности пластины 4 вследствие работы преобразователей на уровне выше или ниже их резонансной частоты. При таких частотах наблюдается большая однородность амплитуды и фазы, подаваемых к прибору, и, несмотря на то, что потери энергии велики из-за работы преобразователей вне резсянанса , это компенсируется подачей большого количества энергии. Однако , преимущество, достигаемое при равномерной и синхронной подаче усилия, вполне компенсирует такую повышенную трату .энергии. При создании периодического контакта между нижним краем нижних фильеров 3 и верхней поверхностью пластин 4. с помощью пластины 20 достигаются существенные преимущества ,, так как в этом случае отсутствует однородность слоев клея для крепления множества преобразователей к пластине в известном устройстве периодические контакты позволяют создать более равномерное распределение энергии . Кроме того, после продолжительных периодов использования преобразователь может выйти из строя и если преобразователь : приклеен к поверхности пластины, то чрезвычайно трудно его -заменить . Возможность перемещения преобразователей относительно друг друга или вдоль продольного размера пластины допускает оптимизацию этого относительного расположения в зависимости от рабочей частоты, что является невозможным при применении прочно соединенных преобразователей в известном устройстве.

Таким образом, новые признаки устройства позволяют создать вибрационную кассету печатающего устройства с акустическим согласованием импеданса, что обеспечивает демпфирование гармоник выше первой, а это в свою очередь позволяет обеспечить периодичность поступления и однородность капель.

Формула изобретения

I 1. Устройство для формирования потоков жидкостных капель в блоках струйной печати, содержащее резерву заполненный жидкостью, дном которого является прямоугольная пластина с фильерами, расположенными по прямой линии, а крышкой - прямоугольная упругая пластина, и преобразователи электрического сигнала в перемещение , например пьезоэлектрические , подключенные к блоку управления и сопряженные с внешней поверхностью упругой пластины, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества формирования поГ

токов капель путем обеспечения од- . нородного каплеобразования, оно содержит опорную пластину, на которой размещены преобразователи электрического .сигнала в перемещение, и е демпфирующие элементы, размещенные между параллельными плоскостями упругой и опорной пластин, причем ширина дна резервуара меньше половины длины изгибных волн в указанном дне при максимальной рабочей частоте,

2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что расстояние между поврехностями крялыки и дна резервуара кратно нечетной четверти длины волны сжатия в жидкости при

5 рабочей частоте.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что ширина контакта казкдого преобразователя

с упругой пластиной ь еньше половины

0 длины изгибной волны в данном пре- . образователе при рабочей частоте.

4.Устройство по п.3, отличающееся тем, что расстояние между контактными Ш1ощадкс1ми на упругой пластине меныве половины

5 длины изгибных волн в данной пластине при рабочей частоте,

Источники информации, пинятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3739393,

0 кл. G 01 D 15/18, опублик 1973,

2.Патент США 3900162, кл. 239-102, опублик, 1978 (прототип ) .