IT8520331A1 - Metodo per il funzionamento risonante selettivo, a più cicli, dl un apparato a getto di inchiostro, per il controllo delle dimensioni di un punto - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"Metodo per il funzionamento risonante selettivo, a pi? cicli, di un apparato a getto di inchiostro, per il controllo delle dimensioni di un punto"

RIASSUNTO

Il volume di inchiostro eiettato da un apparato da stampa, a getto di inchiostro (200, 202, 204 ... ), durante un ciclo di funzionamento, per la stampa di un punto su di un mezzo di registrazione, viene controllato, entro quel ciclo di funzionamento, facendo funzionare l'apparato a getto di inchiostro (200, 202, 204 ...) attraverso l'applicazione di un treno di impulsi presentanti una periodicit? equivalente alla frequenza risonante dominante dell'apparato a getto di inchiostro, in modo tale che ogni impulso del treno di impulsi possa provocare l'eiezione di una gocciolina di inchiostro di volume sostanzialmente prevedibile, con applicazione di un dato numero di impulsi successivi durante ogni ciclo di stampa, all?apparato a getto di inchiostro (200, 202, 204 ...) per provocare l'eiezione di un numero uguale di"goccioline di inchiostro per controllare la "corposit?" del punto che viene stampato.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Il campo della presente invenzione riguarda, in generale, un apparato a getto di inchiostro e si riferisce, in modo pi? specifico, ad un metodo per il funzionamento di un apparato a getto di inchiostro, in un modo risonante, in modo tale da garantire l'ottenimento di una stampa ad elevata risoluzione.

Il progetto di dispositivi pratici a getto di inchiostro e di un apparato per la produzione di una singola gocciolina di inchiostro, su richiesta, risulta relativamente nuovo nel settore specifico. Negli apparati a getto di inchiostro a gocciolina su richiesta, proposti dalla tecnologia anteriore, il volume di ogni gocciolina individuale di inchiostro dipende, tipicamente, dalla geometria dell'apparato a getto di inchiostro, dal tipo di inchiostro utilizzato e dalla ampiezza di una pressione positiva sviluppata entro la camera di contenimento dell'inchiostro del getto di inchiostro, per l'eiezione di una gocciolina di inchiostro da un orificio associato. Il diametro effettivo e la struttura dell'orificio,. il volume e la configurazione della camera per l'inchiostro associata all'orificio, il disegno del trasduttore ed il metodo di accoppiamento del trasduttore alla camera per l'inchiostro, rappresentano altri fattori determinanti il volume di goccioline individuali di inchiostro eiettate dall'orificio. In ognuno di tali apparati a getto di inchiostro, una stampa, ad elevata risoluzione, richiede l'eiezione, dall'apparato, di goccioline di inchiostro relativamente piccole, o di piccolo volume. Tipicamente, queste goccioline di inchiostro di dimensioni inferiori vengono ottenute diminuendo il diametro degli orificio del dispositivo a getto di inchiostro. Tuttavia, deve essere rilevato che ? difficoltoso fabbricare orifici dei getti, di piccolo diametro, mentre il funzionamento di un dispositivo a getto di inchiostro, incorporante tali orifici di piccolo diametro viene tipicamente influenzato negativamente dal fatto che sorgono problemi di occlusione degli orifici, per effetto della presenza di inchiostro essiccato, di contaminanti nell'inchiostro, di particelle estranee presenti nella carta, e cos? via, problemi legati agli effetti negativi di un elevato rapporto fra le forze connesse con la tensione superficiale e le forze inerziali, problemi associati ad una scarsa mira, e cos? via.

Deve essere rilevato che sono stati condotti vari sforzi per controllare la densit? della stampa e la risoluzione della stampa con una stampante a getto di inchiostro. Nel brevetto statunitense N.

3.977-007, rilasciato il 24 Agosto 1 976 a nome J.A. Burry et al, ? stato descritto che vengono riprodotte delle sfumature di grigio in una stampante a getto di inchiostro mediante regolazione selettiva di una fra le varie goccioline di inchiostro depositate in corrispondenza di una locazione predeterminata dei punti, in una matrice di punti. In conformit? con quanto descritto nel brevetto statunitense N.4-01 8.383, rilasciato il 1 9 Aprile 1 977 a nome A.D. Paton et al, ? stato sviluppato un metodo per l'eliminazione delle goccioline satelliti in un sistema a getto di inchiostro, di tipo continuo, in cui nella stampa, il metodo provvede pure all'eliminazione o all'inclusione selettiva delle goccioline satelliti allo scopo di controllare la densit? dei flussi di goccioline- In un apparato a getto di inchiostro, di tipo continuo, descritto nel brevetto statunitense N. 4.047.183, rilasciato il 6 Settembre 1977 a nome H.H. Taub, viene impiegato un laser per rivelare le componenti di frequenza di un flusso a getto di inchiostro, di tipo continuo, per controllare le caratteristiche di un segnale pilota di perturbazione che agisce sull'apparato, in modo tale da provvedere al controllo nella formazione e nella configurazione delle goccioline di inchiostro formanti il flusso di goccioline di inchiostro .

Nel brevetto statunitense N. 4.281.333, rilasciato il 28 Luglio 1981 a nome M. Tsuzuki et al, il volume, o le dimensioni delle goccioline di inchiostro eiettate da un apparato a getto di inchiostro a goccioline su richiesta, vengono controllate semplicemente per effetto della variazione dell?ampiezza o dell'inviluppo di potenza della forma d'onda del segnale pilota che viene utilizzato per l'azionamento dello apparato a getto di inchiostro. Nel brevetto statunitense N. 4-337.470, rilasciato il 29 Giugno 1982 a nome T. Furukawa, la dimensione del punto prodotto da una stampante a getto di inchiostro, viene controllata variando la frequenza di oscillazione di un vibratore utilizzato per porre in vibrazione l'inchiostro nella testa contenente l'inchiostro, in modo tale da provocare l'eiezione di goccioline di inchiostro, tali goccioline venendo deflesse, elettrostaticamente, su di un mezzo di ricevimento, o in allontanamento da detto mezzo di ricevimento, in modo tale da controllare la densit? della stampa. Nel brevetto statunitense N. 4.393.384, rilasciato il 12 Luglio 1983 a nome E. L. Kyser ? stato descritto un metodo per il funzionamento di un apparato a getto di inchiostro a goccioline su richiesta, per controllare il volume e la velocit? delle goccioline di inchiostro prodotte, allo scopo di controllare infine la qualit? della stampa, in maniera tale che il controllo possa venire ottenuto riducendo dapprima, in modo controllabile ed in successione, il volume della camera associata, con-, tenente l'inchiostro, con successivo incremento del volume, con immediata riduzione del volume ad una quantit? inferiore alla prima riduzione di volume, seguita da un incremento nel volume della camera per l'inchiostro, per l'eiezione della gocciolina di inchiostro. Nel brevetto statunitense N. 4.493.388, rilasciato il 12 Luglio 1983 a nome Y. Matsuda et al, ? stato descritto un metodo per il funzionamento di un dispositivo a getto di inchiostro, in cui la configurazione del segnale elettrico applicato al trasduttore, include un periodo di interruzione maggiore di un periodo di tempo prestabilito, seguito dai periodi di tempo di tre segnali elettrici successivi,,almeno uno dei parametri rappresentati dall'ampiezza e dalla durata del secondo dei tre segnali elettrici, venendo allargato rispetto agli altri due, in modo tale da impedire una riduzione nel raggio della seconda gocciolina di inchiostro eiettata dopo il periodo di interruzione. Deve essere rilevato che non ? stata fornita alcuna descrizione in nessuno dei brevetti precedentemente descritti brevemente, per il funzionamento di un apparato a getto di inchiostro per eccitare determinate risonanze dello stesso, allo scopo di provvedere al controllo sulle dimensioni e sul volume delle goccioline di inchiostro eiettate.

Gli attuali inventori hanno scoperto un met odo per il funzionamento di un apparato a getto di inchiostro, sfruttabile per controllare le dimensioni del punto di inchiostro stampato su di un mezzo di registrazione, comprendente le fasi consistenti nel far funzionare un mezzo trasduttore per eccitare, in modo sincrono, una, oppure una combinazione di frequenze di risonanza fluidiche e meccaniche dell'apparato a getto di inchiostro, per produrre una frequenza di risonanza dominante entro la camera per l'inchiostro e l'inchiostro associato; nel permettere che uno qualsiasi di un ciclo o di un ciclo subarmonico della frequenza di risonanza dominante possa venire prodotto allo scopo di controllare, in maniera sostanzialmente prevedibile, il volume di una gocciolina di inchiostro eiettata da un orificio dell'apparato', attraverso il risultante disturbo di pressione prodotto nell'associata camera per l'inchiostro e nel ripetere, in successione, le due fasi precedenti, per un numero di volte desiderato, in sincronismo con la frequenza di risonanza dominante, allo scopo di produrre una pluralit? di goccioline di inchiostro entro un periodo di tempo, permettendo, alle goccioline, di fondersi, mentre le stesse vengono trasportate dalla aria o sul mezzo di registrazione.

La presente invenzione risulter? pi? evidente dall'analisi della seguente descrizione dettagliata, la quale deve essere considerata in unione ai vari disegni allegati, nei quali gli stessi elementi sono stati contraddistinti dagli stessi riferimenti numerici nelle figure corrispondenti e nei quali:

la figura 1 rappresenta una sezione di un apparato a getto di inchiostro;

la figura 2 rappresenta una vista ingrandita di una porzione della sezione rappresentata nella figura 1;

la figura 3 rappresenta una vista prospettica esplosa dell'apparato a getto di inchiostro includente le versioni rappresentate nelle figure 1 e 2;

la figura 4 rappresenta la forma d'onda degli impulsi elettrici associati ad una forma pratica realizzativa, di tipo preferito, dell'invenzione;

la figura 5 rappresenta una forma d'onda sinusoidale per segnali pilota, di tipo elettrico, di un'altra forma pratica realizzativa dell'invenzione;

la figura 6 rappresenta una forma d'onda semisinusoidale per una terza forma pratica realizzativa dell'invenzione;

la figura 7 illustra una forma d'onda corrispondente ad un quarto d'onda di una sinusoide per impulsi elettrici associati ad una quarta forma pratica realizzativa dell'invenzione;

la figura 8 illustra una forma d'onda a denti di sega per una quinta forma pratica realizzativa del-1'invenzione ;

la figura 9 rappresenta una forma d'onda triangolare associata ad impulsi elettrici di una sesta forma pratica realizzativa dell'invenzione;

la figura 10 illustra gli stampati (?) - (F) ottenuti dal dispositivo a getto di inchiostro, di tipo illustrativo, utilizzante il metodo proposto dalla invenzione ;

la figura 11 illustrante gli stampati con serie di caratteri da (A) a (C), rispettivamente, illustra un tipico controllo della densit? degli stampati ottenibile facendo funzionare il dispositivo a getto di inchiostro, di tipo illustrativo, adottando il metodo proposto dalla presente invenzione; e

la figura 12 illustra goccioline, in volo, prodotte con l'impiego del metodo proposto dall'invenzione.

Nelle figure 1 - 3 ? stato rappresentato un apparato a getto di inchiostro descritto nel brevetto statunitense N. 4.459.601, rilasciato il 10 Luglio 1984 a nome della stessa Titolare della presente invenzione, ed intitolato "improved Ink Jet Method and Apparatus", la cui trattazione si intende incorporata nella presente descrizione a titolo di riferimento illustrativo. La presente invenzione ? stata scoperta durante lo sviluppo di metodi perfezionati per il funzionamento dell'apparato a getto di inchiostro, precedentemente citato, per l'ottenimento di una stampa di elevata risoluzione. Tuttavia, gli inventori della presente invenzione ritengono che le varie forme pratiche realizzative della loro invenzione, illustrate e rivendicate, siano applicabili per l'impiego con un'ampia gamma di apparati a getto di inchiostro rappresentati, in particolare, dagli apparati a getto di inchiostro a goccia su richiesta. Conseguentemente, l'apparato a getto di inchiostro descritto nel corso della presente trattazione, ? stato presentato a scopo illustrativo dei metodi della presente invenzione e lo stesso non deve essere considerato come limitativo. Inoltre, nei seguenti paragrafi verranno descritte soltanto le caratteristiche meccaniche fondamentali ed il principio di funzionamento di questo apparato .

Con riferimento alle figure 1 - 3, pu? essere rilevato che l'apparato a getto di inchiostro, riportato a titolo di esempio illustrativo, include una camera 200 presentante un orificio 202 per l'eiezione di goccioline di inchiostro in risposta allo stato di eccitazione di un trasduttore 204 per ogni getto, in una serie di getti di questo tipo (vedasi la figura 3) Il trasduttore 204 si espande e si contrae (nei sensi indicati dalle frecce riportate nella figura 2), lungo il proprio asse di allungamento, mentre il movimento viene accoppiato, alla camera 200, con l'ausilio di mezzi di accoppiamento 206 includenti un piede, o base 207, un materiale viscoelastico 208 giustapposto alla base 207 ed un diaframma 210 che viene ricaricato verso la posizione rappresentata nelle figure 1 e 2. L'inchiostro fluisce nella camera 200 da un serbatoio non pressurizzato 212, attraverso mezzi ristretti di ingresso forniti per mezzo di una apertura ristretta 214- L'ingresso 214 comprende una apertura presente in una piastra di limitazione {vedasi la figura 3). In conformit? con quanto rappresentato nella figura 2, il serbatoio dell'inchiostro, indicato in 212, formato in una piastra 220 della camera, include un bordo rastremato 222 facente capo .all'ingresso 214. In conformit? con quanto rappresentato nella figura 3, il serbatoio 212 viene alimentato con un tubo di alimentazione 223 ed un tubo di sfogo 225- Il serbatoio 212 ? cedevole in virt? della presenza del diaframma 210 il quale risulta in comunicazione con l'inchiostro attraverso una larga apertura 227 presente nella piastra di limitazione 216 che risulta giustapposta ad un'area di un rilievo 229 presente nella piastra 226.

Una estremit? di ognuno dei trasduttori 204 viene guidata per effetto della cooperazione della corrispondente base 207 con un foro 224 presente in una piastra 226. In conformit? con quanto indicato, le basi 207 vengono trattenute, con possibilit? di scorrimento, entro i fori, o aperture 224. Le altre estremit? di ognuno dei trasduttori 204 sono montate, in modo cedevole, in un blocco 228 per mezzo di un materiale elastico, o cedevole 230 disposto in fenditure, o scanalature 232 {vedasi la figura 3), in modo tale da garantire il supporto per le altre estremit? dei trasduttori 204. Il contatto elettrico con un trasduttore 204 viene pure ottenuto in modo cedevole, per mezzo di un circuito stampato cedevole 234 il quale risulta elettricamente accoppiato, con l'ausilio di mezzi appropriati rappresentati, ad esempio, da un saldante 236, ad un elettrodo 260 dei trasduttori 204. Opportuni disegni conduttivi 238 vengono formati sul circuito stampato 234.

La piastra 226 (vedansi le figure 1 e 3), include opportuni fori 224 presenti in corrispondenza della base di una scanalatura, o fenditura 237 in grado di ricevere le basi, o piedi 207 dei trasduttori 204, in conformit? con quanto precedentemente indicato. La piastra 226 include pure una sede 239 per una struttura composita a riscaldatore 240 la quale include un elemento riscaldatore 242 dotato di bobine 244, una piastra di trattenuta 246, una molla 248 associata alla piastra 246 ed una piastra di supporto 250 disposta immediatamente al di sotto del riscaldatore 240. La scanalatura 253 viene utilizzata per ricevere un termistore 252, quest'ultimo essendo utilizzato per garantire il monitoraggio della temperatura dell'elemento riscaldatore 242. L'intero riscaldatore 240 viene mantenuto entro la sede corrispondente presente nella piastra 226, per mezzo di una piastra di copertura 254.

In conformit? con quanto rappresentato nella figura 3, i componenti descritti dell'apparato a getto di inchiostro, vengono mantenuti assiemati per mezzo di viti 256 che si estendono, verso l'alto, attraverso le aperture 257 presenti negli elementi corrispondenti e per mezzo di viti 258 che si estendono, verso il basso, attraverso aperture 259, queste ultime viti essendo utilizzate per trattenere un pannello a circuito stampato 234 sulla sottostante piastra 228. Le linee tratteggiate riportate nella figura 1, indicano le connessioni 263 ai circuiti stampati 238 presenti sul pannello a circuito stampato 234. Le connessioni 263 collegano una unit? di governo, o regolatore 261 all'apparato a getto di inchiostro, per controllare il funzionamento dello stesso.

Nel classico funzionamento dell'apparato a getto di inchiostro, l'unit? di governo 261 viene programmata in modo tale da applicare, in corrispondenza, di un tempo appropriato, attraverso la propria connessione ai circuiti stampati 238, una determinata tensione ad un elettrodo, o a pi? elettrodi selezionati fra i vari elettrodi caldi 260 dei trasduttori 204? La tensione applicata comporta la produzione di un campo elettrico trasversale all?asse di allungamento dei trasduttori 204 selezionati, provocando in tal modo la contrazione dei trasduttori 204 lungo il corrispondente asse allungato. Quando un particolare trasduttore 204 si contrae in conformit? con quanto precedentemente indicato, in funzione dell'eccitazione, la porzione del diaframma 210 al di sotto della base 207 del trasduttore 204, si sposta nel senso del trasduttore in fase di contrazione 204, espandendo in tal modo, in effetti, il volume dell'associata camera 200. Quando il volume della particolare camera 200 viene espanso in conformit? con quanto precedentemente descritto, una pressione negativa viene inizialmente creata entro la camera, provocando la tendenza, da parte dell?inchiostro, di allontanarsi dall'orificio associato 202 permettendo, simultaneamente, all'inchiostro proveniente dal serbatoio 212, di circolare attraverso l'associata apertura ristretta, o ingresso 214 nella camera 200. La quantit? di inchiostro che circola nella camera 200, durante il riempimento, risulta maggiore della quantit? che circola in senso inverso, attraverso il restrittore 214, durante l'innesco. Il tempo fra il riempimento e lo innesco non viene variato durante il funzionamento del getto, garantendo in tal modo un ciclo di "riempimento prima dell'innesco". Appena dopo, l'unit? di governo 261 ? programmata in modo tale da rimuovere la tensione, o il segnale di comando, dal particolare trasduttore o dai particolari trasduttori selezionati fra i vari trasduttori 204 per cui il trasduttore 204, 0 i vari trasduttori 204 possono espandersi, molto rapidamente, lungo i loro assi allungati,per cui, attraverso il materiale viscoelastico 208 e la base 207, 1 trasduttori 204 premono contro la parte rimanente del diaframma 210 al di sotto degli stessi, sfruttando una rapida contrazione, o riduzione del volume della camera, o delle camere 200 associate. A sua volta, questa rapida riduzione di volume delle camere 200 associate crea un impulso di pressione, o disturbo di pressione, a carattere positivo, entro le camere 200, provocando l'eiezione di una gocciolina di inchiostro dagli associati orifici 202. Deve essere rilevato che quando un trasduttore 204 selezionato viene eccitato in conformit? con quanto precedentemente descritto, lo stesso si contrae, vale a dire, riduce la propria lunghezza ed aumenta il proprio spessore. Tuttavia, l'incremento di spessore non comporta alcuna conseguenza nell'apparato a getto di inchiostro illustrato e descritto, per il fatto che le variazioni di lunghezza del trasduttore controllano il funzionamento dei getti di inchiostro individuali della serie. Deve essere pure rilevato che con l'attuale tecnologia, per effetto dell'eccitazione dei trasduttori, in modo tale da determinarne la contrazione lungo il loro asse allungato viene evitato lo invecchiamento accelerato dei trasduttori 204 e viene pure evitata, in casi estremi, la corrispondente depolarizzazione .

Come precedentemente descritto, gli inventori della presente invenzione, riconoscono che ? noto il fatto che le dimensioni delle goccioline prodotte da una stampante a getto di inchiostro, a carattere impulsivo, sono strettamente correlate alle dimensioni del corrispondente orificio dell'associato dispositivo a getto di inchiostro e che soltanto piccole variazioni nelle dimensioni delle goccioline possono venire generalmente prodotte per effetto di una variazione dell'ampiezza, o della forma d'onda della tensione pilota,a titolo di esempio illustrativo. Gli inventori riconoscono pure che per una stampa a mezzatinta, di elevata qualit?, le dimensioni delle goccioline devono poter venire controllate entro un'ampia gamma. Gli inventori hanno pure riconosciuto che per determinati inchiostri che non si espandono largamente sulla carta e rappresentati, a titolo di esempio, dagli inchiostri a base di cera, ? necessario produrre goccioline di inchiostro di dimensioni maggiori per l'ottenimento dei diametri desiderati dei punti di stampa, tali condizioni potendo venire facilmente ottenute con l'adozione dei metodi attuali di funzionamento di un apparato a getto di inchiostro.

Nel funzionamento del dispositivo illustrativo, a getto di inchiostro, precedentemente descritto nel corso della presente trattazione, gli attuali inventori hanno scoperto che per mezzo dell'eccitazione sincrona di uno qualsiasi o di una combinazione delle frequenze risonanze fluidiche e meccaniche dell'apparato a getto di inchiostro, per produrre'un disturbo alla frequenza dominante di risonanza entro l'associata camera ad inchiostro ed entro l'inchiostro, permettendo la produzione di uno di un ciclo o di un ciclo subarmonico della frequenza risonante dominante, ? possibile controllare il volume delle goccioline di inchiostro eiettate. Gli inventori hanno pure scoperto che per mezzo della ripetizione di questa operazione in modo ripetitivo, o in maniera successiva, con ogni ciclo di ripetizione in sincronismo con la frequenza risonante dominante dell'apparato a getto di inchiostro, ? possibile l'eiezione di una pluralit? di goccioline di inchiostro entro un periodo di tempo permettendo alle goccioline di fondersi mentre le stesse vengono trasportate dall'aria o sul mezzo di registrazione, permettendo in tal modo un controllo sostanziale nei confronti delle risultanti dimensioni del punto sul mezzo di registrazione, rispetto alle dimensioni del punto ottenute da una singola gocciolina di inchiostro. La dimensione risultante del punto risulta dipendente dal numero di volte, entro un dato periodo di tempo, in cui viene ripetuto il metodo di funzionamento proposto dall'invenzione. La figura 12 illustra nove goccioline 301- 309, in volo, pe?r produrre un punto su di un mezzo di registrazione, utilizzando il metodo proposto dall'invenzione in oggetto .

Gli autori della presente invenzione hanno pure scoperto che per il dispositivo illustrativo, a getto di inchiostro dell'esempio in questione, la frequenza di risonanza di Helmholtz rappresenta la frequenza risonante dominante del dispositivo a getto di inchiostro in oggetto. Altri apparati a getto di inchiostro, che possono pure venire fatti funzionare con l'ausilio del metodo proposto dalla presente invenzione, possono presentare altre frequenze di risonanza diverse dalla frequenza di risonanza di Helmholtz come frequenza risonante a carattere dominante. Per scopi di ulteriore descrizione e di illustrazione del metodo di funzionamento dell'invenzione in oggetto,? stato assunto che la frequenza di risonanza di Helmholtz rappresenti la frequenza risonante dominante, quantunque tale assunzione non intenda indicare una limitazione od una restrizione dello scopo e dell'uso della presente invenzione.

Il metodo proposto dall'invenzione rappresenta un metodo di funzionamento a pi? impulsi, di un apparato a getto di inchiostro, sfruttante la frequenza di risonanza dominante del dispositivo a getto di inchiostro, per produrre goccioline di inchiostro, di volume controllabile, attraverso la pulsazione del trasduttore 204 (in questo particolare esempio specifico), in corrispondenza di una frequenza di ripetizione della frequenza di risonanza dominante, impiegando un singolo impulso oppure una pluralit? di impulsi alla frequenza di risonanza dominante, dipendentemente dalle dimensioni del punto che vengono richieste. Quando la frequenza di Helmholtz rappresenta la frequenza dominante, questa frequenza deriva da una interazione della cedevolezza della camera 200, contenente l'inchiostro (in questo esempio) e l'inertanza dell'inchiostro., o del fluido, secondo quando espresso dalla formula :

Attraverso analisi e prove di laboratorio, ? stato determinato che l'apparato illustrativo, a getto di inchiostro, presenta una frequenza di Helmholtz pari, approssimativamente, a 30 kHz. Con riferimento specifico alla figura 4, deve essere rilevato che sono stati impiegati impulsi sostanzialmente rettangolariJ o ad onda quadra, per il funzionamento del dispositivo illustrativo, a getto di inchiostro, in accordo con il metodo proposto dalla presente invenzione. E' stato scoperto che le caratteristiche impulsive, per questa particolare forma d'onda, che consentono l'ottenimento di un controllo sostanziale nei confronti delle dimensioni delle goccioline di inchiostro eiettate, per i vari periodi di tempo, sono le seguenti: T = tempo impulsivo di 1,0 microsecondi, T2 = tempo impulsivo di 13,0 microsecondi, = tempo di discesa di 1,0 microsecondi e tempo morto = 15,0 microsecondi, in modo tale da ottenere una frequenza di ripetizione degli impulsi prossima alla frequenza di risonanza dominante di Helmholtz pari a 30 kHz del dispositivo illustrato. Deve essere sottolineato il fatto che il tempo morto T , in questo esempio, viene richiesto per bloccare il segnale pilota applicato ad un trasduttore 204, in fase con la oscillazione naturale del fluido, costituito dallo inchiostro, contenuto entro la camera per l'inchiostro 200. Gli inventori hanno determinato che per mezzo dell'applicazione di due impulsi, secondo quando rappresentato nella figura 4, a un trasduttore 204, il volume della gocciolina di inchiostro finale eiettata ? risultato pari, approssimativamente, al doppio del volume ottenuto utilizzando un singolo impulso, entro lo stesso periodo di tempo durante il quale sono stati applicati i due impulsi. E' stato pure determinato che il volume della gocciolina sembra aumentare linearmente in diretta corrispondenza con il numero di tali impulsi applicati al traduttore 204. Per mezzo dell'applicazione di due o pi? impulsi, di ampiezza appropriata, presentante le forme d'onda in accordo con quanto rappresentato nella figura 4 e le caratteristiche del tipo precedentemente descritto, ? stato pure determinato che questo metodo a pi? impulsi si traduce in una fusione delle goccioline di inchiostro in volo o quando le stesse colpiscono il mezzo di registrazione, consentendo in tal modo l'ottenimento di una maggior dimensione del punto sul mezzo di registrazione, nei confronti dell'impiego di un singolo impulso per la produzione di tale punto sul mezzo di registrazione.

Deve essere sottolineato il fatto che la forma d'onda rappresentata nella figura 4 e le forme di onda riportate nelle figure 5 - 9, in accordo con quanto verr? in seguito descritto, possono venire ottenute in condizioni di prova di laboratorio, impiegando un classico generatore di forme d'onda. Tuttavia, in un dispositivo pratico, l?unit? di governo, vale a dire il regolatore 261, a titolo di esempio, deve venire progettato, o programmato in modo specifico per produrre le forme d'onde desiderate ed il numero di impulsi richiesti per la produzione di un punto presentante date dimensioni, su di un mezzo di registrazione .

Le prove condotte dagli inventori hanno dimostrato che il dispositivo illustrativo, presentante una frequenza di Helmholtz di 30 kHz, secondo quanto precedentemente descritto, ? in grado di operare adottando qualsiasi combinazione delle larghezze degli impulsi T2 e del tempo morto fra 8,0 microsecondi e 16,0 microsecondi, con i tempi di salita e di discesa , T , rispettivamente, regolati in corrispondenza di un microsecondo, a titolo di esempio illustrativo. Il limite inferiore di questa gamma viene determinato dal tempo di reazione del trasduttore, o dei trasduttori 204, mentre il limite superiore di questa gamma ? determinato dalla configurazione del dispositivo a getto di inchiostro limitante l'efficacia del pilotaggio, o del funzionamento del dispositivo in corrispondenza, o in prossimit? della propria frequenza di Helmholtz. La complessit? del disegno elettronico del regolatore 261 viene ridotta quando le forme d'onda degli impulsi pilota del tipo rappresentato nella figura 4, risultano sostanzialmente in accordo con quanto indicato, con la larghezza totale degli impulsi ( ) e del tempo morto

di valore sostanzialmente uguale come durata. Inoltre, ? stato ottenuto un funzionamento ottimale dell'apparato a getto di inchiostro illustrativo, quando la periodicit? totale del treno impulsivo (T ) ? stata resa sostanzialmente uguale al reciproco della frequenza di risonanza dominante ossia, in questo esempio, quando la stessa ? stata resa pari a 1/F . E' stato pure determinato che con le limitazio-H

ni sul tempo di reazione del trasduttore 204, accoppiato alla frequenza di valore relativamente elevato del modo di pilotaggio, o di funzionamento, alla frequenza di risonanza dominante dell'apparato a getto di inchiostro, adottando il metodo a pi? impulsi proposto dall'invenzione, ? possibile l'impiego di varie altre forme d'onda differenti rispetto a quelle schematizzate nella figura 4 ma presentanti una periodicit? similare. Ad esempio, altre forme d'onda che sono state riscontrate adatte per garantire un controllo soddisfacente delle dimensioni dei punti, adottando il metodo proposto dalla presente invenzione, includono una forma d'onda sinusoidale, una forma d'onda semisinusoidale, una forma d'onda a un quarto di sinusoide,una forma d'onda a denti di sega ed una forma d'onda triangolare, in conformit? con quanto rappresentato nelle figure 5 - 9, rispettivamente. Nell'impiego di queste forme d'onda alternative, per il funzionamento del dispositivo illustrato, in conformit? con quanto precedentemente descritto, ? stato determinato che la frequenza di Helmholtz pari a 30 kHz del dispositivo rappresenta la frequenza dominante. Conseguentemente, per la forma d'onda sinusoidale della figura 5, 1/2 T pu? essere reso sostanzialmente uguale a 30 kHz. In modo analogo, per la forma d'onda semisinusoidale della figura 6, il periodo impulsivo T^. ed il tempo morto dovrebbero essere resi uguali, all'incirca, a 15 microsecondi. Le stesse considerazioni risultano valide per i tempi impulsivi

y

rispettivamente .

Dalle varie forme impulsive e dalle varie forme d'onda analizzate, ? stato scoperto che la forma d'onda rettangolare, o quadra, apparentemente in virt? del fatto che presenta tempi di salita e di discesa molto brevi, pu? venire utilizzata in corrispondenza di un'ampiezza molto minore della tensione impulsiva, rispetto a quanto si verifica per altre forme d'onda prese in esame e rappresentate, ad esempio, da quelle illustrate nelle figure 5 - 9. Infatti, ? stato determinato che la forma d'onda a un quarto di sinusoide della figura 7, richiede impulsi con ampiezza del 20% maggiore rispetto ad impulsi sostanzialmente quadrati, o rettangolari della figura 4, per l'ottenimento di un funzionamento equivalente, per quanto concerne la stampa, dal dispositivo a getto di inchiostro illustrato. Inoltre, come precedentemente indicato, la forma d'onda riportata nella figura 4 pu? essere ottenuta, in.generale, molto pi? facilmente, dal punto di vista elettronico, rispetto a quanto si verifica per le altre forme d'onda riportate nelle figure 5 - 9 e per ulteriori forme d'onda differenti.

Nella prova del metodo proposto dall'invenzione e nel funzionamento del dispositivo illustrativo, a getto di inchiostro, ? stato riscontrato che a causa della dominanza della frequenza di Helmholtz nel dispositivo in esame, il metodo a pi? impulsi della presente invenzione, pu? essere pure adottato basando la periodicit? degli impulsi pilota su cicli subarmonici della frequenza di Helmholtz. Si ritiene che gli stessi risultati verrebbero ottenuti, per la frequenza di risonanza dominanza di altri dispositivi a getto di inchiostro, se gli stessi dispositivi venissero sottoposti a prova, adottando il metodo proposto dall'invenzione. Tuttavia, utilizzando l'esempio specifico di una frequenza dominante di Helmholtz pari a 30 kHz in un particolare apparato a getto di inchiostro, una frequenza subarmonica si tradurrebbe in larghezze, o durate degli impulsi pilota che risulterebbero molto.ampie, provocando una indesiderabile riduzione nella frequenza di stampa utilizzabile del particolare dispositivo o apparato a getto di inchiostro. Conseguentemente, gli autori della presente invenzione hanno sottoposto a prove un apparato a getto di inchiostro simile al dispositivo illustrativo ma presentante una camera 200 per l?inchiostro, di dimensioni inferiori (cedevolezza relativamente minore), per l'ottenimento di una frequenza di risonanza di Helmholtz pari, all'incirca, a 100 kHz. Il m?todo proposto dall'invenzione ha consentito il funzionamento di questo dispositivo con l'ottenimento di una stampa soddisfacente, impiegando pi? impulsi presentanti una periodicit? di 30 microsecondi, corrisponclente alla terza subarmonica della frequenza di risonanza dominante di Helmholtz di 100 kHz. Sono stati analizzati multi-impulsi presentanti una periodicit? resa subarmonica rispetto a 100 kHz ossia pari a 20 kHz ma, tuttavia, deve essere rilevato che le prestazioni in corrispondenza di questo livello di subarmonica, si sono dimostrate relativamente scadenti.

Nella figura 10, sono state stampate bande di punti successivi impiegando un numero successivamente maggiore di multi-impulsi per la stampa di ogni punto nelle bande rappresentate nelle figure 10 (A) -(F), rispettivamente. Gli impulsi adottati nella produzione delle bande di punti nella figura 10, sono rappresentati da impulsi ad un quarto di sinusoide, del tipo illustrato nella figura 7, con tempi impulsivi TQ e tempi morti T ognuno di 15 microsecondi.

L'ampiezza della tensione degli impulsi ? stata mantenuta costante ad un valore pari, all'incirca, a

33 volt. Nella banda di punti della figura 10 (A),

? stato impiegato un solo impulso di questo tipo per l'ottenimento dei punti illustrati. I punti della

banda rappresentata nella figura 10 (B) sono stati prodotti entro lo stesso tempo di ciclo adottato con riferimento alla figura 10 (A), quantunque siano stati impiegati due multi-impulsi per produrre ogni punto del primo, anzich?, uno. In modo analogo, i punti delle bande rappresentate nelle figure 10 (C) - (F)

sono stati prodotti impiegando 3, 4, 5 e 6 multi-impulsi, rispettivamente, attraverso un ciclo equivalente di tempo per la stampa di ogni punto. Conseguentemente, come previsto, le bande riportate nelle figure 10 (A) - (F) risultano successivamente pi? "corpose", vale a dire pi? marcate a causa delle dimensioni del punto successivamente maggiori ottenuti attraverso il metodo a pi? impulsi proposto dalla presente invenzione.

Analoghi multi-impulsi sono stati impiegati nella produzione delle serie ordinate di caratteri presentanti un neretto pi? marcato, nelle figure 11 (A)-(C).

I caratteri stampati nella figura 11 (A) hanno richiesto un impulso pilota, o di comando, per produrre ogni punto formante un dato carattere, mentre sono impiegati due impulsi per produrre ognuno dei punti individuali della serie di caratteri riportata nella figura 11 (B), mentre sono stati impiegati tre impulsi nella produzione di ogni punto individuale formante la serie di caratteri riportati nella figura

II (c ).

Riassumendo il funzionamento della presente invenzione, pu? essere rilevato che nel funzionamento di un dispositivo da stampa, a getto di inchiostro, per produrre un punto stampato su di un mezzo di registrazione, viene assegnato un determinato periodo di tempo dipendente dal sistema da stampa a getto di inchiostro, per l'ottenimento di una goccia, o di goccioline di inchiostro per la stampa di un punto sul mezzo di registrazione. La "corposit?" di un dato punto, pu? venire controllata per mezzo del controllo del volume di inchiostro o del numero di goccioline di inchiostro eiettate dal dispositivo a getto di inchiostro entro il tempo assegnato per la produzione di quel punto. L'invenzione i oggetto fornisce un metodo di funzionamento di un dispositivo a getto di inchiostro comportante l'impiego di uno, o di un numero multiplo di impulsi pilota per il funzionamento ?del dispositivo entro un dato tempo di produzione del punto, per produrre goccioline di inchiostro, ognuna presentante un noto volume di inchiostro, per effetto di un attento controllo della configurazione e della periodicit? degli impulsi pilota utilizzati e, pertanto, la periodicit? degli impulsi pilota, o di comando, utilizzati, viene resa sostanzialmente equivalente alla frequenza di risonanza dominante del dispositivo a getto di inchiostro.

Il regolatore 261 pu? essere dotato di una logica cablata, oppure pu? essere rappresentato da un microprocessore programmato, per fornire le necessarie funzioni di controllo oppure pu? essere adottata, ad esempio, una certa combinazione delle due soluzioni. Deve essere sottolineato il fatto che gli autori della presente invenzione hanno adottato un generatore di forme d'onda modello 175 della Wavetek, prodotto dalla ditta Wavetek, San Diego, California (U.S.A.), per l'ottenimento delle forme d'onda riportate nelle figure 1 - 9. In un sistema pratico, un regolatore 261 verr? tipicamente progettato in modo tale da fornire le necessarie forme d'onda e le necessarie funzioni, come precedentemente citato, per ogni particolare applicazione.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per il funzionamento di un apparato a getto di inchiostro, per il controllo delle dimensioni di un punto di inchiostro stampato su di un mezzo di registrazione, detto apparato a getto di inchiostro includendo mezzi trasduttori operanti in modo tale da produrre un disturbo a pressione positiva entro un'associata camera per l'inchiostro, riempita di inchiostro, per l'eiezione di una gocciolina di inchiostro da un orificio associato, detto metodo comprendendo le seguenti fasi:

(1 ) il funzionamento di detti mezzi trasduttori per eccitare, in modo sincrono, una o una combinazione di frequenze di risonanza fluidiche o meccaniche di detto apparato a getto di inchiostro, per produrre una frequenza di risonanza dominante entro detta camera per l'inchiostro e l'inchiostro associato; e (2) il permettere la produzione di uno di un ciclo o di un ciclo subarmonico di detta frequenza di risonanza dominante per controllare, sostanzialmente in modo prevedibile, il volume di una gocciolina di inchiostro eiettata da detto orificio, attraverso il risultante disturbo di pressione prodotto in detta camera .

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, includente pure le fasi di ripetizione successiva delle fasi (1) e (2) per un numero desiderato di volte, in sincronismo con detta frequenza di risonanza dominante, per produrre una pluralit? di goccioline di inchiostro entro un periodo di tempo, permettendo a dette goccioline di fondersi , mentre le stesse vengono trasportate dall'aria o sul mezzo di registrazione per incrementare, in modo controllabile, la risultante dimensione del punto su detto mezzo di registrazione rispetto alla dimensione del punto ottenuta da una singola gocciolina di inchiostro.

3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detti mezzi trasduttori risultano sensibili ad un segnale elettrico per produrre detto disturbo di pressione, in modo tale che la fase (1) possa includere pure le seguenti fasi:

resa del periodo di detto segnale elettrico di valore sostanzialmente uguale o al periodo

della frequenza di risonanza di Helmholtz, o al periodo di una subarmonica di detta frequenza di Helmholtz; e

applicazione di detto segnale elettrico a detto trasduttore.

4. Metodo secondo la rivendicazione 3, ulteriormente comprendente la fase di modifica della forma d'onda di detto segnale elettrico?,in modo tale che lo stesso sia rappresentato sostanzialmente da un impulso presentante un fronte anteriore esponenziale ed un fronte posteriore simile ad un gradino.

5. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi trasduttori risultano sensibili ad un segnale elettrico per produrre detto disturbo di?pressione, in modo tale che la fase (1 ) possa pure includere la seguente fase di:

modifica di detto segnale elettrico sostanzialmente come uno di una forma d'onda quadrata, di una forma d'onda rettangolare, di una forma d'onda triangolare, di una forma d'onda semisinusoidale, di una forma d'onda sinusoidale completa, di una forma d'onda a un quarto di sinusoide, inferiore ad una forma d'onda a un quarto di sinusoide o di un impulso presentante un fronte anteriore esponenziale ed

un fronte posteriore a gradino ed applicazione di detto segnale elettrico a detto trasduttore.

6. Metodo secondo la rivendicazione 5, includente pure la fase consistente nel rendere il periodo di detto segnale elettrico sostanzialmente uguale .ad uno o una combinazione dei periodi delle frequenze di risonanza fluidiche e meccaniche selezionate di detto apparato a getto di inchiostro.

7. Metodo secondo la rivendicazione 6, includente pure la fase consistente nel comandare selettivamente detto segnale elettrico allo stato "attivo" e "disattivo" ( "on" e "off"), allo scopo di controllare le dimensioni del punto di ogni gocciolina individuale di inchiostro.

8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui il periodo di detto segnale elettrico viene reso sostanzialmente uguale o al periodo della frequenza di risonanza di Helmholtz di detto apparato a getto di inchiostro o al periodo di una subarmonica di detta frequenza di Helmholtz.