Устройство для формирования капель (варианты)

Устройство для формирования капель (варианты)

Реферат

 

Устройство для формирования капель из плавкого порошкообразного, твердого или высоковязкого материала, например красок, обеспечивает формирование капель путем уменьшения вязкости материала до вязкости, при которой возможно образование капель, подачу краски с уменьшенной вязкостью в область эжекции, подачу постоянного или импульсного электрического потенциала в область эжекции для формирования электрического поля в этой области, эжектирование капель из области эжекции с помощью электрических средств. Альтернативно можно подавать постоянный электрический потенциал для формирования в области эжекции постоянного электростатического поля и осуществлять импульсный нагрев области эжекции. 2 с. и 13 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для формирования капель материала из твердого, порошкообразного или высоковязкого плавкого материала.

Одной из областей применения предлагаемого изобретения может быть перенос капель материала с высокой окрашивающей способностью на поверхность носителя записи для бесконтактной печати, однако изобретение не ограничивается доставкой окрашивающих материалов для целей бесконтактной печати, но может быть также использовано для формирования капель как таковых или для нанесения на подложку других материалов в соответствии с заданным рисунком.

Примерами других применений является нанесение люминофоров (флюоресцентов или фосфоресцентов) с целью защиты документов, горячих расплавленных клеев и аэрозолей без использования газа-вытеснителя. Изобретение может быть использовано также для получения и эжекции фармацевтических препаратов в виде частиц, находящихся в плавком, пригодном в отношении фармацеи носителе, без использовании газа-вытеснителя.

Несмотря на то, что предлагаемое изобретение будет описано в связи с использованием в печати, его область применения гораздо шире.

Известно большое число различных устройств, используемых в системах бесконтактной печати, которые обычно называют струйными принтерами. Обычно краска проходит через сопло, причем выходной диаметр сопла является основным фактором, определяющим размер капель и, следовательно, точек на поверхности носителя записи. Капли из сопла могут поступать непрерывно - в этом случае способ называется способом непрерывной печати или они могут формироваться индивидуально по мере надобности - в этом случае способ называется способом прерываемой печати. При непрерывной печати краска поступает через сопло под высоким давлением, и это давление в сопле модулируется по существу с постоянной частотой, в результате чего образуются капли постоянного размера. Если каплям сообщить заряд и приложить внешнее по отношению к соплу электрическое поле, то при движении к поверхности записи на своем пути выбранные капли могут быть отклонены в ответ на сигнал, создающий электрическое поле, таким образом формируя на поверхности рисунок в соответствии с управляющим сигналом. При прерываемой печати в жидкости, в непосредственной близости от маленького сопла, создают импульсы локального давления, в результате чего капли жидкости могут быть эжектированы из сопла в заданные моменты времени.

При любом способе струйной печати красящий материал представляет собой растворимый краситель в жидком носителе со связующими материалами для того, чтобы сделать отпечатанное изображение более долговечным.

Недостатком растворимых красителей является то, что плотность напечатанного изображения недостаточно высока для многих применений, а краситель под воздействием окружающей среды выцветает.

Еще одним недостатком растворимого красителя является зависимость качества напечатанного изображения от свойств поверхности носителя записи.

Известно, что содержащие пигменты краски обеспечивают более высокую плотность изображений, чем растворимые красители, и являются более долговечными. Пигменты могут быть использованы также в струйных принтерах совместно с жидким носителем, но для создания изображений высокой плотности необходимо, чтобы концентрация пигмента в жидком носителе была высокой. Высокая концентрация пигмента ведет к разрушению капель в непрерывных принтерах, что в результате приводит к менее однородной печати. В прерываемых принтерах не существует постоянного высокого давления, и формирование капель сильно зависит от локальных условий в сопле, поэтому присутствие пигментов может изменить эти условия или засорить сопло так, что нарушится правильное формирование капель.

Еще один процесс, известный как струйная печать электростатическим красками, характеризуется электростатическим притяжением жидкости и описан, например, в патенте США N 3060429. Этот процесс включает формирование заряженных капель из сопла, содержащего жидкость, и ускорение их в направлении электрода в виде пластины под действием высокого напряжения, приложенного между соплом и пластиной. Этот процесс оптимизируют путем введения вентильного электрода, который используется для прерывания струи или управления струей, а также двух пар электродов, используемых для управления траекторией капель. Печать осуществляется путем помещения бумажной подложки непосредственно перед электродом в виде пластины и использования проводящего раствора краски.

Было предложено, например в патенте США N 3653932 использовать краску, которая при комнатной температуре находится в твердом состоянии, но расплавлять ее в нагревательной емкости перед подачей в сопло до того, как она полетит через зазор на подложку под действием высокого напряжения. Эта система и устройство имеет недостаток, заключающийся в чрезмерной сложности подачи разности потенциалов между соплом и вентильным электродом, а также между вентильным электродом и пластиной, содержащей подложку, на которой производится печать. Аналогичное устройство описано в статье, опубликованной в IS& T's Eighth International Congress on Advances in Non-Impact Printing Technologies, (1992), p. 334 - 339.

Цель изобретения - создание устройства для формирования капель из плавких порошкообразных, твердых или высоковязких материалов, например, красок, в котором капли не формируются посредством сопла и, следовательно, размер капель не зависит от размера сопла.

Другая цель изобретения - создание устройства для формирования капель из плавких порошкообразных, твердых или высоковязких материалов, например, красок, с высокой концентрацией пигмента или других твердых материалов, которое позволяет получить на поверхности носителя записи изображение с высокой яркостью или получить капли, содержащие относительно большое количество твердого материала.

Еще одной целью изобретения является создание устройства для формирования капель из плавких порошкообразных, твердых или высоковязких материалов, например красок, включающих носитель или использующих носитель, которое может быть неэлектропроводящим.

В соответствии с одним из вариантов изобретения предлагается устройство для формирования капель материала из плавкого твердого, порошкообразного или высоковязкого материала, содержащее средства уменьшения вязкости твердого, порошкообразного или высоковязкого материала до вязкости, при которой возможно образование капель, средства подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции и средства подачи электрического потенциала в точку эжекции для создания электрического поля в этой точке, в результате чего обеспечивается возможностью формирования и эжекции капель материала из точки эжекции.

В соответствии с другим вариантом изобретения предлагается устройство для формирования капель материала из плавкого порошкообразного, твердого или высоковязкого материала, содержащего твердое тело, состоящее из частиц, и плавкий носитель, при этом устройство содержит средства уменьшения вязкости материала до вязкости, при которой возможно образование капель, средства подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции и средства подачи электрического потенциала в точку эжекции для создания электростатического поля в этой точке, в результате чего обеспечивается возможность формирования и эжекции капель материала из точки эжекции за счет электростатического отталкивания.

Порошкообразным, твердым или высоковязким материалом может быть краска, содержащая красящее вещество и носитель. Красящее вещество может быть пигментом.

Очевидно, что в данных вариантах изобретения размер капель материала, например, краски, не зависит от размеров какого-либо сопла, которое подает материал с уменьшенной вязкостью к точке эжекции, а зависит от геометрии точки эжекции, величины электрического поля, количество тепла в точке эжекции и природы материала с уменьшенной вязкостью, например краски, и его вязкости в момент эжекции.

При этом очевидно также, что отличие предлагаемого изобретения от известных устройств состоит в том, что материал с уменьшенной вязкостью, такой как краска, не обязательно содержит в момент формирования капель электропроводящую жидкость в качестве носителя. Оказывается, что капли формируются за счет электростатических средств, действующих на частицы твердого тела, например на пигмент, в материале с уменьшенной вязкостью, например в краске. Жидкая составляющая действует только как носитель. Перенос пигмента вместо переноса жидких растворов красящего вещества приводит к тому, что на подложке может быть получено более яркое изображение, а точки меньшего размера могут быть получены быстрее.

Краска может состоять из парафина или смолы с низкой точкой плавления, смешанных с пигментом. Примерами таких материалов являются AC6, полиэтиленовый парафин, выпускаемый фирмой "Allied Sinal", Elvax 210, этиленвинилацетатная смола, выпускаемая фирмой "Du Pont", Synta Wax, гидрированное касторовое масло, выпускаемое фирмой "Lever and Kitchen"; парафин, выпускаемый фирмой "Exxon" и их смеси. Пигмент может быть выбран из любых пигментов, в зависимости от требуемого цвета. Примерами пигментов являются органические пигменты, такие как Irgalite Синий LGLD; Пигмент Синий 15:3, выпускаемый фирмой "Ciba Geigy"; Microlith Черный СТ, Черный Пигмент 7, выпускаемый фирмой "Ciba Geigy", Monolite Желтый GNA, Желтый Пигмент 1, выпускаемый фирмой "ICI", или неорганические пигменты, такие как кремнеземы, частицы металлов или магнитные оксиды железа.

Вязкость краски может быть изменена за счет добавления агента, регулирующего вязкость, такого как Energol WM2, парафиновое масло, выпускаемое фирмой "BP Chemicals", или аналогичных веществ.

Средства уменьшения вязкости порошкообразного, твердого или высоковязкого материала могут быть выполнены с возможностью уменьшения вязкости путем нагрева или создания давления.

Выполнение средств подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции зависит от природы материала.

В случае твердого плавкого материала эти средства подачи содержат снабженную пружиной камеру, приспособленную для помещения в нее гранул или стержня из материала, а средства уменьшения вязкости включают средства резистивного или индукционного нагрева для плавления гранул или стержня из материала до достижения требуемой вязкости.

Альтернативно средства уменьшения вязкости могут включать двухступенчатый нагреватель, причем первая ступень предназначена для размягчения материала до достижения такой вязкости, что он может быть перемещен к нагревателю второй ступени, который предназначен для уменьшения вязкости до требуемой конечной вязкости, требуемой конечной вязкости.

Для некоторых красок установлено, что если они помещены в вертикальный закрытый контейнер, то двухступенчатый нагрев вместе с силой гравитации и/или термическим расширением материала облегчает как уменьшение вязкости, так и подачу материала к точке эжекции.

Эти нагреватели могут быть резистивного или индукционного типа.

Нагреватель резистивного типа может представлять собой резистивный провод, намотанный вокруг резервуара для материала.

Нагреватель индукционного типа состоит из катушки, намотанной вокруг ферритового сердечника, расположенного рядом с контейнером, содержащим краску. Альтернативно катушка может быть намотана вокруг контейнера, причем указанный контейнер действует как сердечник, непосредственно нагревая краску. Кроме того, может быть предусмотрен нагрев точки эжекции для поддержания требуемой вязкости краски.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения точка эжекции включает средства нагрева для поддержания такой вязкости материала, при которой возможно образование капель.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения средства нагрева в точке эжекции содержат твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона.

Такие средства нагрева могут характеризоваться специфическими свойствами, например, малым временем переключения, подходящим выходом теплового излучения относительно длины волны, полосы частот и мощности нагрева, используемых для плавления материала, и подходящим размером светового пятна по отношению в размерам точки эжекции.

При этом целесообразно, чтобы твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона был выполнен с возможностью работы в импульсном режиме для обеспечения прерывистого нагрева точки эжекции.

Электрический потенциал создает в точке эжекции электрическое поле, которое может зависеть от геометрии точки эжекции, например, ее радиуса кривизны. В предпочтительном варианте выполнения изобретения точка эжекции может быть образована иглой, радиус кривизны которой на конце лежит в диапазоне 5 - 50 мкм. Альтернативно точка эжекции может быть образована протяженным заостренным краем, имеющим полуцилиндрическую поверхность с радиусом кривизны 5 - 50 мкм, или матрицей точек эжекции.

С помощью устройства согласно изобретению можно получать капли из материала, такого как краска, размером от 1 до 500 мкм в диаметре или даже более в зависимости от геометрии точки эжекции, вязкости, типа носителя, включенного в материал, и приложенного напряжения.

Электрический потенциал, приложенный к точке эжекции, может лежать в диапазоне 500 - 5000 B.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения средства подачи электрического потенциала в точку эжекции включают средства импульсной подачи электрического потенциала так, что осуществляются периодические формирование и эжекция капель из точки эжекции.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения электрический потенциал, подаваемый на точку эжекции, включает постоянное пороговое напряжение в диапазоне от 500 до 5000 B и импульсное напряжение до 800 B.

При этом целесообразно, чтобы импульсное напряжение имело прямоугольную форму.

Устройство может дополнительно содержать средства прерывистого нагрева точки эжекции для уменьшения вязкости краски в этой точке, в результате чего обеспечивается возможность периодического формирования и эжекции капель из точки эжекции.

При этом средства прерывистого нагрева точки эжекции для уменьшения вязкости краски в этой точке могут представлять собой твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона.

В общем видно, что изобретение обеспечивает формирование капель в точке эжекции и электростатическую эжекцию этих капель.

Хотя механизм капель понят не до конца, одна из теорий, с которой нет необходимости связывать заявителей, такова. Частицы материала с уменьшенной вязкостью, движущиеся к точке эжекции, имеют присущий им заряд или приобретают заряд той же полярности, что и точка эжекции. В точке эжекции, в пределах формирующейся капли, из жидкости-носителя скапливается все больше и больше частиц, и с увеличением отталкивания частицы стремятся двигаться от точки эжекции до тех пор, пока электростатическое отталкивание между точкой эжекции и формирующейся каплей с заряженными частицами не достигнет такой величины, что силы поверхностного натяжения в жидкости-носителе перестают удерживать капли в точке эжекции. На этой стадии капля отталкивается с помощью электростатических средств.

При этом следует специально отметить, что поскольку отталкивание является по существу электростатическим, то для того, чтобы притягивать капли к подложке, не требуется заземленной подложки и фактически капля может полететь большое расстояние перед тем, как достигнет подложки. Это позволяет применить подходящие электростатические или другие средств отклонения для осуществления требуемого рисунка на подложке.

Устройство может включать пару точек эжекции, каждая из которых создает капли одной из компонент двухкомпонентного клея.

Таким образом, может быть создан распылитель для клея.

На фиг. 1 показан разрез устройства для формирования капель согласно одному варианту изобретения; на фиг. 2 - разрез устройства для формирования капель согласно другому варианту; на фиг. 3 - разрез устройства для формирования капель согласно еще одному варианту изобретения.

На фиг. 1 показан вариант устройства для формирования капель из краски.

Устройство для формирования дискретных капель из твердой краски состоит из корпуса 1, который сужается в одном направлении и может быть выполнен из электроизолирующего материала. Из корпуса выступает пустотелая трубка 2 из электропроводящего и теплопроводящего материала, которая электрически заряжается через электрический проводник 3 от внешнего источника 4. Точка 6 эжекции образована концом трубки 2 и имеет заданный радиус кривизны, в данном случае это сферическая точка. В корпусе имеется канал 7, идущий к трубке 2. Канал 7 имеет первый участок 8 первого диаметра для приема стержня 9 из твердой краски. Нагревательная катушка 10, размещенная вокруг первого участка 8, нагревает стержень 9 из краски для размягчения ее до такого состояния, что пружина 11 может выдавить краску через сужающийся участок 12 канала 7 во второй участок 13 меньшего диаметра. Дополнительная нагревательная катушка 14, расположенная на этом втором участке 13, дополнительно нагревает краску для ее дальнейшего плавления до тех пор, пока ее вязкость не станет такой, что она сможет течь к точке эжекции под давлением пружины 11 и образовывать капли. В точке эжекции под действием электростатического заряда происходит образование капель, как описано выше.

На фиг. 2 показан другой вариант устройства для формирования капель из твердой краски. Одинаковые элементы на фиг. 1 и 2 имеют одинаковые позиции.

Корпус 1 сужается в одном направлении и может быть выполнен из электроизолирующего материала. Из корпуса выступает пустотелая трубка 2 из электропроводящего и теплопроводящего материала, которая электрически заряжается через проводник 3 от внешнего источника 4. Точка 6 эжекции образована концом трубки 2, сужающейся к точке, имеющей заданный радиус кривизны, в данном случае это сферическая точка. В корпусе имеется канал 7, идущий к трубке 2 и точке 6 эжекции. Канал 7 служит для приема стержня 9 из твердой краски. Нагревательная катушка 10, размещенная вокруг канала 7, обеспечивает размягчение и расширение стержня 9 из твердой краски, при этом краска с требуемой вязкостью, при которой могут формироваться капли, выталкивается из канала 7 в трубку 2 и течет под давлением к точке 6 эжекции. В точке эжекции образование капель происходит под действием электростатического заряда, как описано выше. Заглушка 15 закрывает конец канала 7, удаленный от трубки 2, для обеспечения давления, получаемого в результате расширения при плавлении плавкой краски, для направления ее к точке 6 эжекции.

На фиг. 3 показан еще один вариант устройства для формирования капель из твердой краски. На фиг. 3 и 1 одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Корпус 1 сужается в одном направлении и может быть выполнен из электроизолирующего материала. Из корпуса выступает пустотелая трубка 2 из электропроводящего и теплопроводящего материала, которая заряжается электрически от внешнего источника 4 через проводник 3. Точка 6 эжекции образована концом трубки 2, которая сужается к точке на конце, имеющей заданный радиус кривизны, в данном случае это сферическая точка. В корпусе имеется канал 7, идущий к трубке 2. Канал 7 имеет первый участок 8 первого диаметра для приема стержня 9 из твердой краски. Нагревательная катушка 10, размещенная вокруг первого участка 8, нагревает стержень 9 из твердой краски для размягчения до такого состояния, что пружина 11 может выдавливать краску через сужающийся участок 12 канала 7 во второй участок 13 меньшего диаметра. Предусмотрено дополнительное нагревание твердотельным лазером 16 инфракрасного диапазона через оптическое волокно 17, подведенное к трубке 2. Это обеспечивает тепло, необходимое для дальнейшего плавления краски до достижения такой вязкости, при которой она может течь к точке эжекции и образовывать капли. В точке эжекции, когда вязкость краски уменьшилась за счет тепла, переданного через оптическое волокно 17 от твердотельного лазера 16 инфракрасного диапазона, образование капель происходит под действием электростатического заряда, как описано выше. Это нагревание может быть импульсным для обеспечения заданных или прерываемых формирования и эжекции капель.

Формирование капель согласно настоящему изобретению описано в приведенных ниже примерах 1-6.

В этих примерах краска изготовлена из смеси 99 г Syntha Wax (гидрированное касторовое масло) и 1 г Пигмента Синего 15, которые были помещены во фрикционную мельницу и нагреты до 150^oC для плавления этих термопластичных материалов. После размельчения в течение 6 ч расплавленная краска извлекалась из мельницы и затвердевала при охлаждении.

Вязкость этой краски при рабочей температуре, необходимая для формирования капель, составляла 10 мПа с.

Пример 1. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 20 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 1500 В были наложены импульсы 600 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 10 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

Пример 2. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 20 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документальную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 20 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

Пример 3. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 1500 В были наложены импульсы 600 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 70 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

Пример 4. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 150 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

Пример 5. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 5 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 1500 В были наложены импульсы 600 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 150 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

Пример 6. Указанную краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 5 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Размер напечатанной точки, образованной каплей, составлял 300 мкм при прекрасной оптической плотности краски и целостности.

В примерах 7 - 13 иллюстрируется формирование капель согласно способу и устройству, описанному в данном изобретении, при применении других красок. Эти краски были приготовлены согласно способу, описанному в предыдущих примерах. Все измерения вязкости в этих примерах были выполнены на приборе Haak Rheomenter: Rheostress RS100.

Пример 7.

Твердый парафин - 43 г АС-6 - 43 г Irgalite Синий LGLD - 4 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 45 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 145^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели прекрасную оптическую плотность краски и целостность.

Пример 8.

Твердый парафин - 80 г Elvax 210 - 9 г Irgalite Синий LGLD - 4 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 32 мПа с.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели прекрасную оптическую плотность краски и целостность.

Пример 9.

Твердый парафин - 80 г Elvax 210 - 9 г Energol WM2 - 20 г Irgalite Синий LGLD - 4 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 15 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели прекрасную оптическую плотность краски и целостность.

Пример 10.

Твердый парафин - 49 г АС-6 - 49 г Irgalite Синий LGLD - 1 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 31 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. Точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели прекрасную оптическую плотность краски.

Пример 11.

Твердый парафин - 99 г Microlith Черный CT - 1 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 2,5 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. Точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели плохую оптическую плотность краски и целостность.

Пример 12.

Твердый парафин - 99 г Monolite Желтый GNA - 1 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 13 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 1, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. Точка эжекции находилась при 135^oC, а на пороговое напряжение 2000 В были наложены импульсы 800 В с частотой 5000 Гц. Образованные каплями напечатанные точки имели плохую оптическую плотность краски и целостность.

Пример 13.

Твердый парафин - 43 г АС-6 - 43 г Irgalite Синий LGLD - 4 г Вязкость этой краски при рабочей температуре составляла 45 мПас.

Краску помещали в устройство, выполненное согласно фиг. 3, и на расстоянии 10 мм от единичной точки эжекции с радиусом кривизны 25 мкм помещали документную бумагу. При этом были получены прекрасные результаты, когда точка эжекции находилась при 135^oC, а лазер модулировался с частотой 5000 Гц. К точке эжекции было приложено напряжение 2800 В. Образованные каплями напечатанные точки имели прекрасную оптическую плотность краски и целостность.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает простые способ и устройство, посредством которых могут быть сформированы капли из плавкого твердого, порошкообразного или высоковязкого материала, например, краски.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования капель материала из плавкого твердого порошкообразного или высоковязкого материала, содержащее средства уменьшения вязкости твердого, порошкообразного или высоковязкого материала до вязкости, при которой возможно образование капель, средства подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции и средства подачи электрического потенциала в точку эжекции для создания электрического поля в этой точке, в результате чего обеспечивается возможность формирования и эжекции капель материала из точки эжекции.

2. Устройство для формирования капель материала из плавкого порошкообразного твердого или высоковязкого материала, содержащее твердое тело, состоящее из частиц, и плавкий носитель, при этом устройство содержит средства уменьшения вязкости материала до вязкости, при которой возможно образование капель, средства подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции и средства подачи электрического потенциала в точку эжекции для создания электрического поля в этой точке, в результате чего обеспечивается возможность формирования и эжекции капель материала из точки эжекции за счет электростатического отталкивания.

3. Устройство по п.2, в котором средства уменьшения вязкости порошкообразного, твердого или высоковязкого материала выполнены с возможностью уменьшения вязкости путем нагрева или создания давления.

4. Устройство по п.2, в котором средства подачи материала с уменьшенной вязкостью в точку эжекции содержат снабженную пружиной камеру, приспособленную для помещения в нее гранул или стержня из материала, а средства уменьшения вязкости включают средства резистивного или индуктивного нагрева для плавления гранул или стержня из материала до достижения требуемой вязкости.

5. Устройство по п.4, в котором средства уменьшения вязкости включают двухступенчатый нагреватель, причем первая ступень предназначена для размягчения материала до достижения такой вязкости, что он может быть перемещен к нагревателю второй ступени, который предназначен для уменьшения вязкости материала до требуемой конечной вязкости.

6. Устройство по п.2, в котором точка эжекции включает средства нагрева для поддержания такой вязкости материала, при которой возможно образование капель.

7. Устройство по п.6, в котором средства нагрева в точке эжекции содержат твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона.

8. Устройство по п.7, в котором твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона выполнен с возможностью работы в импульсном режиме для обеспечения прерывистого нагрева точки эжекции.

9. Устройство по п.2, в котором точка эжекции представляет собой острие иглы с радиусом кривизны 5 - 50 мкм или протяженный край, имеющий полуцилиндрическую поверхность с радиусом кривизны 5 - 50 мкм, или матрицу точек эжекции.

10. Устройство по п.2, в котором электрический потенциал, подаваемый в точку эжекции, лежит в диапазоне 500 - 5000 В.

11. Устройство по п.2, в котором средства подачи электрического потенциала в точку эжекции включает средство импульсной подачи электрического потенциала так, что осуществляется периодические формирование и эжекция капель из точки эжекции.

12. Устройство по п.2, в котором электрический потенциал, подаваемый на точку эжекции, включает постоянное пороговое напряжение в диапазоне 500 - 5000 В и импульсное напряжение до +800 В.

13. Устройство по п.2, в котором импульсное напряжение имеет прямоугольную форму.

14. Устройство по п.1, содержащее дополнительно средства прерывистого нагрева точки эжекции для уменьшения вязкости краски в этой точке, в результате чего обеспечивается возможность периодического формирования и эжекции капель из точки эжекции.

15. Устройство по п.14, в котором средства прерывистого нагрева точки эжекции для уменьшения вязкости краски в этой точке представляет собой твердотельный лазерный диод инфракрасного диапазона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.02.2011

Дата публикации: 20.12.2011