專(zhuān)利名稱(chēng)：噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明處于打印頭和連續(xù)噴墨打印機(jī)的領(lǐng)域。還涉及一種選擇投射導(dǎo)電墨滴射流的部分的方法，特別是通過(guò)連續(xù)墨滴射流打印的方法。本發(fā)明的方法和打印機(jī)可以用在與記錄，特別是標(biāo)記，編碼，個(gè)性化處理和裝飾工業(yè)制品有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
在下面描述了連續(xù)噴墨打印機(jī)的一般的功能。一些在壓力下保持的導(dǎo)電墨水從一個(gè)校準(zhǔn)的噴管中流出。在激勵(lì)裝置的周期的作用下，這樣形成的墨水射流以均勻時(shí)間間隔在空間的唯一的位置上被打碎。在所述射流破碎位置的下游，該連續(xù)的射流轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤牟⑶揖鶆蜷g隔的墨滴序列。在該破碎位置附近設(shè)置了第一組電極，一般已知的該電極的功能是選擇地將一定量的預(yù)定電荷傳遞給射流的每個(gè)墨滴。
這樣被選擇充電的墨滴組然后穿過(guò)第二電極結(jié)構(gòu)，在該第二電極結(jié)構(gòu)中控制恒定的電場(chǎng)，該恒定的電場(chǎng)將改變充電墨滴的軌跡。
在偏轉(zhuǎn)的連續(xù)噴墨打印機(jī)的第一變形中，傳遞給該射流的墨滴的電量根據(jù)施加在位于墨滴形成區(qū)域中的充電電極上的電壓值而變化。施加在充電電極上的電壓由錄入指令決定。該電壓與所述墨滴在所述基體的預(yù)定目的或者如果該墨滴不用于打印而在收集滴槽中預(yù)定目的有關(guān)，從而所述墨滴將進(jìn)入到由該充電電極的電壓決定的電場(chǎng)中。用于改變賦予每個(gè)墨滴的電荷值的手段被描述在與專(zhuān)利US4346387對(duì)應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R2471278中，包括例如沿射流的軸向方向建立增加的充電電場(chǎng)和控制墨滴的形成點(diǎn)以便破碎點(diǎn)的電壓如上述情況那樣與該墨滴在該基體上的預(yù)定位置或者如果該墨滴不用于打印而在收集滴槽中的目的有關(guān)。每個(gè)墨滴在進(jìn)入到第二恒定場(chǎng)的電極結(jié)構(gòu)中時(shí)記錄了隨電荷增加的偏轉(zhuǎn)，該電荷在之前已經(jīng)賦予給該墨滴，每個(gè)墨滴朝向打印載體的精確點(diǎn)取向或者朝向收集滴槽取向。所述技術(shù)因?yàn)槠涠鄠€(gè)偏轉(zhuǎn)水平允許一個(gè)唯一的噴管按段或者幀打印給定高度的點(diǎn)構(gòu)成的線(xiàn)，圖案的全部。從一段到另一段運(yùn)行是由該基體相對(duì)該打印頭垂直于所述段的連續(xù)移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。
所述第二變形是二進(jìn)制連續(xù)射流的變形。該技術(shù)原則上不同于前述的情況，因?yàn)樗瞿蔚碾姾伤绞嵌M(jìn)制的。當(dāng)穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電極時(shí)，墨滴根據(jù)所收到的電荷被唯一的偏離或者不偏離。字符或者圖案的打印因此一般需要使用多管打印頭，孔的軸間距與在打印載體上的沖擊的間距重合。需要注意的是，一般地，所述用于打印的墨滴是偏轉(zhuǎn)的墨滴，也就是說(shuō)這樣的墨滴的電荷二進(jìn)制水平為零。
在所述兩種技術(shù)中，偏轉(zhuǎn)的連續(xù)射流技術(shù)和二進(jìn)制連續(xù)射流技術(shù)中，不用于標(biāo)記該基體的墨水朝向滴槽或者不使用的墨水收集器并且在墨水管路中循環(huán)使得該墨水重新朝向打印噴管。
用于使射流破碎為墨滴的方法例如在US-A-4220958中被很好地描述過(guò)，該專(zhuān)利的發(fā)明人是CROWLEY先生。根據(jù)CROWLEY描述的方法，該導(dǎo)電墨水射流穿過(guò)周期性指向高電位的電極。在所述電極的作用下，該墨水射流被充電。所述電荷被所述電極吸引使得橫向于該射流的力使射流表面變形。該射流的軸向速度和該射流表面的橫向運(yùn)動(dòng)組合以便在距離該電極一定距離處該射流破碎為連續(xù)墨滴序列。
在本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的描述中，CROWLEY引用了Richard G.SWEET的US-A-3596275專(zhuān)利。根據(jù)該引用，噴墨打印機(jī)的重點(diǎn)是生成墨滴。最好所述墨滴以固定頻率、不變的質(zhì)量和速度被產(chǎn)生。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，SWEET披露了3種技術(shù)，這可以參照他的專(zhuān)利的圖1，2和10。
根據(jù)第一種技術(shù)，所述噴射墨水的噴管被振動(dòng)。根據(jù)第二種技術(shù)，由一個(gè)電流體力學(xué)激勵(lì)裝置(EHD)電流體力學(xué)地激勵(lì)流體射流。第三種技術(shù)在于要求該流體上的壓力在該噴管位置通過(guò)引入到該噴管的供應(yīng)空腔中的壓電晶體而改變。該后一種技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中是主要的并且例如用在IBM6640(商標(biāo))的機(jī)器中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，CROWLEY的發(fā)明涉及了一種電流體力學(xué)的激勵(lì)裝置，其中被墨水射流穿過(guò)的電極的長(zhǎng)度等于在所述墨滴之間的距離的一半。
用于將墨水射流變成墨滴的另一個(gè)墨水射流激發(fā)方法例如在DRAKE等人的專(zhuān)利US-A-4638328中被描述。涉及了用耐熱元件進(jìn)行激活。
通過(guò)按要求噴射所述墨滴進(jìn)行的第二種打印大致在辦公打印機(jī)中被實(shí)施。涉及到在紙載體或者塑料載體上打印彩色文本或者圖案。與連續(xù)噴射打印不同，所述按要求墨滴技術(shù)直接并且唯一地導(dǎo)致打印期望圖案所必須的墨滴。因此不存在電極也不存在在一個(gè)噴管的出口表面和打印載體之間的回收墨水的滴槽。這些打印機(jī)包括多個(gè)噴管，每個(gè)噴管連接具有雙功能的激發(fā)裝置，所述雙功能為排出一個(gè)墨滴(動(dòng)力能)和控制墨滴形成(該墨滴的型面)。這個(gè)被電信號(hào)按需要激活的激發(fā)裝置拒絕兩種主要變形該被Canon和Hewlett-Packard最初研發(fā)的“氣泡噴射”技術(shù)主要用在辦公領(lǐng)域中。設(shè)置在一個(gè)導(dǎo)管中的加熱元件局部產(chǎn)生墨水蒸發(fā)，氣體氣泡的增加導(dǎo)致向打印載體排出小的墨滴。
“壓電”技術(shù)建立在用于產(chǎn)生過(guò)壓并且因此噴射墨滴的壓電陶瓷的變形的基礎(chǔ)上。該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及辦公(Epson)或者工業(yè)打印(Trident，Xaar，Spectra)。
應(yīng)用為微電子工業(yè)研發(fā)的生產(chǎn)材料和技術(shù)導(dǎo)致這樣的打印機(jī)可提供大約每27.07毫米600點(diǎn)的點(diǎn)密度。
在工業(yè)打印領(lǐng)域中，連續(xù)墨水噴射的打印頭的表現(xiàn)勝過(guò)按需要墨滴型打印頭的能力。所述第一種表現(xiàn)提供-墨水的可用范圍更寬，因此可打印的載體范圍更寬，-墨滴的發(fā)射頻率更大，因此打印速度增加(大約100kHz并且每秒幾米，相對(duì)于大約10kHz并且每秒幾厘米)，-從該打印頭的下表面到上載體的打印距離(大約10-30毫米，相對(duì)1毫米)。
然而，按需要墨滴打印頭的構(gòu)思的簡(jiǎn)化并不存在于二進(jìn)制連續(xù)噴射多噴頭打印機(jī)中。賦予每個(gè)射流的墨滴電流的電極根據(jù)墨滴的形成頻率和能達(dá)到350伏特的電壓水平被單個(gè)控制。以非常細(xì)的間距生產(chǎn)和疊置所述噴頭和打印頭的電極的組合導(dǎo)致出現(xiàn)了下述主要問(wèn)題.實(shí)施和成本與充電電極相連的高壓電子電路增加和同樣的充電電極的增加導(dǎo)致了復(fù)雜的和高成本的電子控制，.應(yīng)用和表現(xiàn)在射流附近的非常密的高壓連接導(dǎo)致了不期望的串音，該串音對(duì)于所述打印品質(zhì)的影響僅僅由墨滴的應(yīng)用比率的下降，因此打印速度的下降和/或者分辨率的下降限定。
為了通過(guò)解決上述的缺點(diǎn)，保持二進(jìn)制連續(xù)射流的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)替換形式在于使用一種所有的射流共用的墨滴充電和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
發(fā)明人Vago的第一發(fā)明描述在專(zhuān)利EP949077的申請(qǐng)中或者US6273559中，其中提出一種根據(jù)頻率F激發(fā)并且由兩個(gè)電壓水平操縱的裝置。根據(jù)施加在激發(fā)裝置上的電壓，射流的破碎點(diǎn)在點(diǎn)C或者點(diǎn)L處產(chǎn)生。在進(jìn)一步探討之前，應(yīng)該知道下面的內(nèi)容。
考慮到射流受到周期的激發(fā)，該射流破碎成一系列具有被稱(chēng)為波長(zhǎng)的空間周期的墨滴。在一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)部可以形成多個(gè)伴隨主要墨滴(該主要墨滴體積較大)的小墨滴。在墨水射流工作中，這些附屬的小墨滴被稱(chēng)為衛(wèi)星。所述概念毫不模糊地與術(shù)語(yǔ)截錐體相區(qū)別，該截錐體的術(shù)語(yǔ)表示了含有至少兩個(gè)波長(zhǎng)的射流連續(xù)部分。
對(duì)于Vago的所述第一發(fā)明來(lái)說(shuō)，施加在所述激發(fā)裝置上的電壓水平的差值使得射流的破碎點(diǎn)C和D彼此間隔一個(gè)嚴(yán)格地小于該射流的波長(zhǎng)的距離。所述破碎點(diǎn)C在存在有一個(gè)等于墨水電壓的電壓的位置，從而所述在點(diǎn)C形成的墨滴不被充電。所述未被充電的墨滴最后被偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)并且將打印所述打印載體。破碎點(diǎn)L在存在有一個(gè)不同于該墨水的電壓的電壓的位置，從而所述在點(diǎn)L形成的墨滴被充電。所述被充電的墨滴最后被偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)并且朝向用于在墨水管路中循環(huán)的回收滴槽。該點(diǎn)C位于所述上游和下游電極組之間距離的中間處，所述電極組被導(dǎo)致為相等的電位而正負(fù)性相反。
在美國(guó)具有2000年10月10日的申請(qǐng)?zhí)?9/685064主題是Vago的第二發(fā)明的專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R2799688，在Xerox公開(kāi)雜志(Pincus-1892年第7卷，第23頁(yè))中，出版物描述了一種充電并且根據(jù)被導(dǎo)致為恒定電位的電極組進(jìn)行分類(lèi)的系統(tǒng)。所述射流的破碎位于所述電極組中，最好在一個(gè)根據(jù)射流的部分必須被打印并且被該滴槽收集而識(shí)別的電極的對(duì)面。在工作過(guò)程中，該射流呈電隔離地連續(xù)墨滴形式，也就是說(shuō)，沒(méi)有被攜帶的電荷，所述墨滴在物理上不同并且由被偏轉(zhuǎn)向該滴槽的充電的截錐體圍繞。該隔離墨滴的生成(零電荷)被沒(méi)有描述的斷續(xù)激發(fā)的系統(tǒng)啟動(dòng)。以本身已知的方法，該射流的斷續(xù)的激發(fā)被電子液壓致動(dòng)器(ElectroHydroDynamique)(Crowley的專(zhuān)利US4220958)或者熱致動(dòng)器(Eaton的US3878519)保證。在所述兩個(gè)情況中，涉及到了所謂的外部激發(fā)技術(shù)，因?yàn)樵摷夹g(shù)包括作用一個(gè)已經(jīng)形成的射流。一種外部激發(fā)技術(shù)容易地允許在射流中形成隔離的墨滴，只要所述流體在該激發(fā)裝置前面魚(yú)貫而行，該激發(fā)裝置的動(dòng)作半徑是短范圍的，示出了該激發(fā)裝置的兩個(gè)結(jié)構(gòu)。
在缺少激發(fā)信號(hào)時(shí)，該射流并不被干擾并且保持連續(xù)直到位于自然破碎的位置。
激發(fā)信號(hào)的應(yīng)用選擇了一部分完美限定的射流，該部分射流的長(zhǎng)度僅僅取決于該射流前進(jìn)的長(zhǎng)度和激勵(lì)信號(hào)的延續(xù)時(shí)間。在表面張力作用下，被正確選擇長(zhǎng)度的受激發(fā)的射流截錐體將產(chǎn)生在連續(xù)射流中分隔的墨滴。
在Vago的第二發(fā)明中，用于按需要形成墨滴的該連續(xù)射流的破碎位置設(shè)置在這樣的區(qū)域中其中被打印頭的所有噴管共用的電極保持一個(gè)等于在打印頭中的墨水的電位的電位。一個(gè)充電電極設(shè)置在所述破碎位置的下游。而該射流沒(méi)有破碎，因?yàn)樵摫皇褂玫哪菍?dǎo)電的，設(shè)置在破碎位置下游的一部分射流在充電電極的影響區(qū)域中。相反當(dāng)所述墨滴在穿過(guò)該充電電極的電場(chǎng)之前被形成時(shí)，所述墨滴被電隔離并且不被充電。
按需要形成的未充電的墨滴沒(méi)有被設(shè)置在充電電極下游的偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)。所述墨滴因此將打印打印載體。所述被充電的截錐體被偏轉(zhuǎn)電極向回收滴槽偏轉(zhuǎn)。在Vago的第二發(fā)明中，一個(gè)墨滴的書(shū)寫(xiě)命令用在連續(xù)射流打印機(jī)中，在設(shè)置于墨水噴射噴管下游的墨水流中的充電電極處而不是位于該噴管上游的激發(fā)裝置處。這樣的裝置被稱(chēng)為內(nèi)部激發(fā)裝置，在該裝置中射流中墨滴的形成的干擾發(fā)生在該噴管的上游。所述Vago的第一和第二發(fā)明因此將按需要進(jìn)行墨滴打印的優(yōu)點(diǎn)與連續(xù)墨滴打印的優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系在一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明作為Vago的第一和第二發(fā)明針對(duì)將按需要墨滴打印的優(yōu)點(diǎn)與連續(xù)射流打印的優(yōu)點(diǎn)相連?？梢韵氲剿鰞?yōu)點(diǎn)特別包括對(duì)于每個(gè)射流取消墨滴充電的單個(gè)的充電電極組和與該單個(gè)的充電電極組相連的控制電路。
不再在噴管下游而是在上游限定待打印圖案的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用在射流的激發(fā)裝置處。這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是將確定或者不確定用于打印的墨滴的形成。
因此改善了打印品質(zhì)，因?yàn)槿∠送粋€(gè)打印頭的不同射流之間的靜電偶聯(lián)的串音。另外簡(jiǎn)化了生產(chǎn)并且降低了在所有打印頭外部的尺寸。
本發(fā)明還針對(duì)下面將描述的具有一些改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)。
在Vago的第二發(fā)明中描述的裝置中，所述充電電極必須建立在一個(gè)被保留用于打印的墨滴的與保護(hù)區(qū)域分離最多一個(gè)墨滴的直徑的區(qū)域中的電場(chǎng)。因此長(zhǎng)度大約為2個(gè)墨滴直徑的所述最短的截錐體在破碎之前具有位于該充電區(qū)域中的一部分并且可以被充電。另外最好所述充電電極具有一個(gè)影響區(qū)域，該影響區(qū)域在射流的軸線(xiàn)方向中的長(zhǎng)度非常大以便確保給一個(gè)截錐體以與其長(zhǎng)度成比例的方式充電，因此與其質(zhì)量也成比例。因此，通過(guò)不論截錐體的長(zhǎng)度如何確?；厥账械慕劐F體，所述不同長(zhǎng)度并且從而不同質(zhì)量的截錐體全都以相同的方式被偏轉(zhuǎn)并且該回收滴槽的入口孔可以保持一個(gè)合理的較小尺寸。
本發(fā)明還用于較好地控制不用于打印的墨水射流部分。本發(fā)明還用于通過(guò)放松被該打印頭的噴管共用的電極位置的公差，簡(jiǎn)化生產(chǎn)所述打印頭。還用于使每個(gè)打印頭之外的尺寸被更加緊湊化，使打印距離更大。
根據(jù)本發(fā)明，不是這樣操作使所述射流破碎，只用于建立打印所需的墨滴，其中該射流然后被分成墨滴和射流截錐體，而是還以均勻的可控的方式將其破碎用于建立這樣的墨滴它們例如被充電并且被偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)。因此用于破碎所述墨滴的所述射流激發(fā)裝置能夠?qū)е略撋淞髌扑槌蓛蓚€(gè)彼此同軸間隔的射流部分，一個(gè)上游破碎部分和一個(gè)下游破碎部分，該下游破碎部分在該射流的前進(jìn)方向中比在上游位置中更加下游。在該上游破碎位置處，該射流將間隔地破碎以便建立將用于打印的墨滴。因此在該上游破碎位置之后，如果間隔的墨滴沒(méi)有被形成，該射流能夠從該噴管起不間斷，或者相反如果一個(gè)或者多個(gè)間隔的墨滴已經(jīng)形成則該射流被分成墨滴和截錐體。該上游破碎位置例如將在這樣一個(gè)區(qū)域中在該區(qū)域中所述電極保持一個(gè)等于在打印頭中的墨水的電位的電位，使得所述間隔墨滴將不被充電。該下游破碎位置在這里評(píng)價(jià)的范例中在這樣一個(gè)區(qū)域中在該區(qū)域中所述充電電極保持一個(gè)不同于在打印頭中的墨水的電位的電位，使得所述連續(xù)墨滴將被充電。在下游破碎位置處，如果在上游位置沒(méi)有間隔破碎則該射流被破碎，相反如果在上游位置存在破碎則該射流的截錐體因此被連續(xù)分成墨滴。因此在下游破碎位置之后，該射流完全分成墨滴。所述位于兩個(gè)破碎位置下游的偏轉(zhuǎn)電極然后允許在所述充電墨滴和未充電墨滴之間選擇以便輸送其中一種到回收滴槽中而另一種輸送到打印載體。
因此，本發(fā)明涉及一種墨水射流打印機(jī)，包括-具有一個(gè)或者多個(gè)噴管的打印頭，具有特別設(shè)置用于每個(gè)噴管的噴頭主體，-墨水液壓路徑，包括與沿該噴管的軸線(xiàn)噴射壓力墨水射流的打印管中的一個(gè)液壓連通的激發(fā)腔室，-一些激發(fā)墨水射流的內(nèi)部裝置，該墨水射流被所述與設(shè)置在該激發(fā)腔室中的墨水機(jī)械連接的噴管發(fā)射，這些裝置作用在被該噴管發(fā)射的射流上以便可控地破碎該射流，和-一些回收不被打印載體接收的墨水的裝置，-接收控制信號(hào)并且向激發(fā)裝置發(fā)送激發(fā)信號(hào)的控制電信號(hào)發(fā)生器，-圍繞該噴管軸線(xiàn)限定上游和下游區(qū)域的充電電極結(jié)構(gòu)，該下游區(qū)域比該上游區(qū)域更加遠(yuǎn)離該噴管，該結(jié)構(gòu)中的一些上游電極和下游電極連接到電壓源以便在一個(gè)區(qū)域中保持一個(gè)等于在該打印頭主體中的墨水的電位的電位，在另一個(gè)區(qū)域中保持一個(gè)與在該打印頭的主體中的墨水的電位不同的電位，-在充電電極結(jié)構(gòu)下游的同軸設(shè)置的偏轉(zhuǎn)電極結(jié)構(gòu)。
其特征在于，該控制電信號(hào)生成器向激發(fā)裝置輸送一些這樣的信號(hào)該信號(hào)導(dǎo)致射流以間隔方式受控地在一個(gè)上游破碎位置破碎，該上游破碎位置位于用于間隔形成一個(gè)墨滴的上游區(qū)域中，因此該信號(hào)將該射流分隔成一個(gè)墨滴和一個(gè)截錐體并且還導(dǎo)致在下游破碎位置該射流或者射流的截錐體連續(xù)地受控破碎，被該噴管發(fā)射的連續(xù)射流因此在該下游區(qū)域后轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)序列充電的和未充電的墨滴。
所述控制電信號(hào)生成器可以與該打印頭物理分隔。其還可以屬于該打印頭的一部分。在后面的情況中本發(fā)明還涉及該打印頭。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的該打印機(jī)或者該打印頭的特征在于，充電電極結(jié)構(gòu)的上游電極連接到與墨水相同的電位。
因此在該實(shí)施例中，所述充電的墨滴是因?yàn)樵谙掠螀^(qū)域中射流或者射流的截錐體的破碎而導(dǎo)致的墨滴。所述墨滴被偏轉(zhuǎn)電極結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)向該墨水回收裝置。周期信號(hào)的每個(gè)周期建立所述激發(fā)裝置的機(jī)械反應(yīng)，該反應(yīng)導(dǎo)致在下游區(qū)域中射流或者射流的截錐體的破碎。脈沖信號(hào)的每個(gè)間隔脈沖建立了激發(fā)裝置的機(jī)械反應(yīng)，從而導(dǎo)致在上游區(qū)域中該射流破碎成墨滴和截錐體。以本身已知的方式，所述充電墨滴能夠朝向該打印載體，并且該非充電墨滴指向墨水回收裝置。在這個(gè)情況中形成用于打印的墨滴的上游破碎位置在電極結(jié)構(gòu)保持與該墨水的電位不同的電位的區(qū)域中，而在下游區(qū)域中保持的電位的值等于該墨水的電位值。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，該激發(fā)裝置包括壓電材料，該控制電信號(hào)生成器向激發(fā)裝置發(fā)送由周期為T(mén)b的周期信號(hào)形成的連續(xù)打印信號(hào)，該打印信號(hào)間隔地由前面的脈沖信號(hào)和后面的過(guò)渡信號(hào)代替。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，被該控制電信號(hào)生成器輸送的周期信號(hào)由含有3個(gè)電壓水平的脈沖構(gòu)成，該3個(gè)電壓水平是連續(xù)的并且通過(guò)上升前沿或者陡的電壓下降前沿將一個(gè)電壓水平和下一個(gè)電壓水平相連。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，被該控制電信號(hào)生成器輸送的脈沖信號(hào)是由連續(xù)的3個(gè)矩形脈沖構(gòu)成，所述3個(gè)矩形脈沖之間被低于最小水平的脈沖的電壓水平分隔。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，控制電信號(hào)生成器輸送的周期信號(hào)由這樣的信號(hào)構(gòu)成該信號(hào)的波譜包括兩個(gè)具有第一頻率的譜線(xiàn)和一個(gè)具有雙倍于第一頻率的第二頻率的譜線(xiàn)，該波譜的可能的其它譜線(xiàn)具有比與第一頻率或者第二頻率的譜線(xiàn)相關(guān)的系數(shù)小的系數(shù)，例如由兩個(gè)正弦信號(hào)組合而獲得的信號(hào)。被控制電信號(hào)生成器輸送的周期信號(hào)還可以包括多于兩個(gè)的正弦信號(hào)的組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，被該控制電信號(hào)生成器輸送的脈沖信號(hào)和過(guò)渡信號(hào)的持續(xù)時(shí)間的總和等于整數(shù)個(gè)數(shù)的該周期信號(hào)的周期。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，供應(yīng)一個(gè)噴管的墨水的液壓路徑的一部分的Helmholtz的頻率具有位于來(lái)自該噴管的射流的通過(guò)帶外面的值，該噴管位于收縮部分的下游。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，該墨水的液壓路徑包括一個(gè)收縮部分，并且該液壓路徑在該收縮部分的入口和該噴管之間的長(zhǎng)度小于在該墨水中的波長(zhǎng)的長(zhǎng)度的四分之一。
在用于避免生成不期望的破碎，即避免在該確實(shí)希望形成的墨滴和射流或者射流的截錐體的其它部分之間形成小墨滴的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的特征在于，被一個(gè)噴管發(fā)射的射流的激發(fā)系統(tǒng)是嚴(yán)格地不共振，即該激發(fā)系統(tǒng)的輸送功能除去了在該射流的通過(guò)帶中的共振峰值?？梢韵氲皆摷ぐl(fā)系統(tǒng)的輸送功能限定為在該壓電元件作用導(dǎo)致的壓力和在該射流噴射的速度中引入的速度調(diào)節(jié)之間存在的關(guān)系。該激發(fā)系統(tǒng)因此不僅包括激發(fā)裝置還包括在該打印頭中的墨水液壓路徑。
后面將給出關(guān)于獲得這樣的結(jié)果的方式的解釋。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的該打印機(jī)或者打印頭的特征在于，所述激發(fā)裝置除了包括壓電材料之外還包括于該壓電材料相連的膜片，由該膜片和壓電材料構(gòu)成的振動(dòng)元件的共振頻率大于該射流被切斷的頻率。
最后，本發(fā)明涉及一種通過(guò)本發(fā)明的在一種實(shí)施例中的打印機(jī)打印載體的方法，其中，將被打印機(jī)的噴管發(fā)射的墨水射流分段，從而間隔地形成一些敲擊該載體的構(gòu)成一些點(diǎn)的第一墨滴，和一些截錐體，其特征在于，-還將所述射流或者由射流分段獲得的截錐體分段成第一墨滴和截錐體，第二墨滴，由所述分段形成的第二墨滴朝向該滴槽。


根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)或者打印頭的實(shí)施例和補(bǔ)充說(shuō)明將在下面結(jié)合附圖給出，附圖包括-圖1透視示出本發(fā)明的墨水射流打印機(jī)的功能模式；-圖2包括了部分a和部分b，該部分a簡(jiǎn)示出在未打印位置射流的破碎模式，部分b簡(jiǎn)示出在打印位置該射流的破碎模式；
-圖3包括部分a-g。每個(gè)部分示出了射流破碎的一般模式；-圖4包括部分a和b，所述部分a和b是這樣的圖縱坐標(biāo)表示電壓值，橫坐標(biāo)表示持續(xù)時(shí)間的值，分別示出了能夠用于該激發(fā)裝置以便獲得射流的間隔破碎的脈沖信號(hào)的示例；-圖5包括部分a-d，所述部分a-d未這樣的圖縱坐標(biāo)表示電壓值，橫坐標(biāo)表示持續(xù)時(shí)間，在部分a中的圖是可以施加到該激發(fā)裝置上以便獲得在未打印位置上的射流的無(wú)缺陷的破碎的信號(hào)示例；在部分c的圖是可以施加到該激發(fā)裝置以便獲得在打印位置的沒(méi)有缺陷的破碎的信號(hào)示例；在部分b和d的圖分別示出了打印控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)；-圖6是使得該墨水路徑出現(xiàn)在打印頭的主體中的該打印頭的截面圖；和-圖7是示出該激發(fā)系統(tǒng)的示例的輸送功能的圖，橫坐標(biāo)包括作為存在于該噴管上游的墨水管路中的機(jī)械激發(fā)的頻率的函數(shù)的局部傳遞給該射流的速度干擾。
具體實(shí)施例方式
圖1簡(jiǎn)示并且透視出本發(fā)明所涉及的打印機(jī)。在該圖中特別地沒(méi)有示出打印載體的輸送裝置。該附圖基本用于解釋根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)的功能。
在一個(gè)實(shí)施例中，打印機(jī)10包括一個(gè)(如圖示)或者多個(gè)打印頭1。在該附圖1中示出了含有3個(gè)噴射墨水射流30的噴管29的打印頭1。在該實(shí)施例中，該噴頭的數(shù)目非常多。對(duì)于每個(gè)噴管來(lái)說(shuō)，該打印頭的主體23特別包括墨水的液壓路徑和將在后面結(jié)合圖6詳細(xì)描述的激發(fā)腔室28。每個(gè)激發(fā)腔室28以本身已知的方式已知被處于恒定壓力下的墨水填充，該墨水被壓力墨水供應(yīng)源27供應(yīng)。每個(gè)激發(fā)腔室28包括一些激發(fā)裝置31，該激發(fā)裝置31分別由壓電元件25和膜片24形成。激發(fā)裝置31的控制信號(hào)生成器32連接到所述壓電元件25中的每一個(gè)。一些用于每個(gè)激發(fā)裝置31的IMP控制信號(hào)被在平行總線(xiàn)上的該參考電路32接收，如圖1所示，該總線(xiàn)包括用于每個(gè)裝置31的通道。由所述腔室28共用的墨水供應(yīng)管路在圖中用箭頭14表示，該箭頭14示出射流30或者該射流的截錐體38破碎的下游位置形成的墨滴43被回收到一個(gè)噴頭的噴管集合共用的滴槽40中并且朝向抽吸和施加壓力的由方框13表示的裝置。這樣的供應(yīng)給腔室28的每個(gè)入口壓力墨水16的墨水管路本身已知。
施加在墨水上的壓力足夠大以便導(dǎo)致墨水射流30穿過(guò)每個(gè)墨水噴射噴管29以平均速度Vj進(jìn)行噴射。噴管29具有這樣的截面其等效半徑等于‘a(chǎn)’，該截面還大致為射流30的半徑。受到該電信號(hào)生成器32控制的該激發(fā)裝置31允許建立在該腔室28內(nèi)部的干擾，該干擾導(dǎo)致該射流30破碎為墨滴33，43。根據(jù)本發(fā)明，所述激發(fā)的電信號(hào)為一方面它們間隔地導(dǎo)致了在第一軸向位置11的所述間隔射流破碎，另一方面導(dǎo)致在該第一軸向位置11下游的第二軸向位置12的稱(chēng)為連續(xù)破碎的第二射流破碎。所述墨滴33是由間隔破碎導(dǎo)致的墨滴，所述墨滴43是由連續(xù)破碎導(dǎo)致的墨滴。一些信號(hào)示例能夠?qū)е麻g隔和連續(xù)破碎，這樣的信號(hào)示例將在后面給出。所有噴管29共用的充電電極35位于該噴管29的下游，直接靠近該噴管29的軸。在這里評(píng)價(jià)的示例中，該充電電極35由兩個(gè)導(dǎo)電材料34，37的堆疊形成，它們由一個(gè)電隔離材料形成的層分隔。該導(dǎo)體34在最上游，該導(dǎo)體36在該充電電極35的最下游。該導(dǎo)體34連接到與在腔室28中的該墨水相同的電位，一般接地電位為零。該導(dǎo)體36連接到非零的電位Vc，不同于在腔室28中的墨水的電位。在該充電電極的下游直接靠近噴管軸設(shè)有一組偏轉(zhuǎn)電極39。該組偏轉(zhuǎn)電極39被打印頭的所有的噴管29共用并且連接到電壓源，從而形成均勻的電場(chǎng)E0，該電場(chǎng)的垂直于含有噴管29軸線(xiàn)的平面的分量是主要的。被該噴管集合共用的位于偏轉(zhuǎn)電極組39下游和噴管29軸外面的回收滴槽39以已知方式用于回收沒(méi)有用于打印的墨水。用于該打印的墨水朝向打印載體41，在該打印載體41上每個(gè)打印墨滴33形成打印點(diǎn)58。
該打印頭的功能在面描述。
在這里被評(píng)價(jià)的示例中，該墨滴33是用于打印的墨滴。該墨滴33來(lái)自產(chǎn)生間隔墨滴的射流的間隔破碎，稱(chēng)為間隔墨滴33。該間隔墨滴33的電荷類(lèi)似為零，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏淞髌扑榈牡谝晃恢眯纬桑鎸?duì)帶有與腔室28中的墨水相同的電位的導(dǎo)體34，一般接地電位為零。在間隔破碎之后，射流30被分成墨滴33和射流的截錐體38。
所述墨滴43是不用作打印的墨滴。它們?cè)诘诙扑槲恢眯纬?，面?duì)帶有非零電位Vc的充電電極35的導(dǎo)體37，該電位Vc不同于在該腔室28中的墨水的電位。所述墨滴43通過(guò)靜電作用攜帶絕對(duì)值比被墨滴33攜帶的近似為零的電荷大的電荷。該第二破碎位置12在該第一破碎位置11的下游，在第二破碎位置形成了墨滴43，在該第一破碎位置中形成了間隔墨滴33。如果間隔破碎沒(méi)有形成截錐體則該破碎稱(chēng)為射流的截錐體38或者射流30的下游連續(xù)破碎。所有與該射流脫開(kāi)的墨滴隨后進(jìn)入被偏轉(zhuǎn)電極39限定的偏轉(zhuǎn)區(qū)域中。穿過(guò)該偏轉(zhuǎn)區(qū)域的墨滴33，43受到了靜電力F＝q×E0作用，其中q為該墨滴的電荷量。該間隔墨滴33因此遵循沿該噴管29軸的類(lèi)似直線(xiàn)軌跡，直到印刷載體41，該間隔墨滴33的電量近似為零。所述墨滴43的軌跡是垂直于該射流軸根據(jù)該電量偏轉(zhuǎn)的軌跡，該軌跡在回收滴槽40中終止，假定電位的正確的組合被施加到充電和偏轉(zhuǎn)電極35，39。在滴槽40中收集的墨水以已知的方式再次注入到該墨水管路中以便被再使用。
圖案的打印以本身已知的方式來(lái)自于選擇待向該打印載體41或者滴槽40引導(dǎo)的墨滴和打印載體41和打印頭1之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在上面評(píng)價(jià)的示例中，是軌跡未被偏轉(zhuǎn)的非充電墨滴用于打印。該技術(shù)方案一般是優(yōu)選的，因?yàn)閷?dǎo)致打印的墨滴的定位精度較大，使得所述墨滴的軌跡更短并且不依賴(lài)于與該墨滴的精確質(zhì)量，攜帶的電荷量的值和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的可能的波動(dòng)有關(guān)的偶然因素。根據(jù)本發(fā)明不排除在某些已知實(shí)施中使用一些用于打印的偏轉(zhuǎn)墨滴，而所述未偏轉(zhuǎn)墨滴指向該滴槽。
本發(fā)明的主要有益效果中的一個(gè)是如同在Vago的第二發(fā)明中那樣，一起構(gòu)成選擇打印墨滴33和回收墨滴43的系統(tǒng)的該充電和偏轉(zhuǎn)電極組35被所有的射流共用。然而因?yàn)槊看伍g隔墨滴33形成時(shí)形成的截錐體38在下游位置，還被分成墨滴43，因此被所有射流共用的滴槽40可以具有減小的尺寸，因?yàn)楦纳屏艘龑?dǎo)墨滴的精度。
圖2用于示出形成所述間隔墨滴33和連續(xù)墨滴43的射流的破碎模式。在圖2的部分a中，在射流所經(jīng)過(guò)的從上游破碎位置11到下游破碎位置12期間處于沒(méi)有打印的階段或者沒(méi)有發(fā)生間隔破碎的階段。在這種情況中，一個(gè)周期信號(hào)在下游位置1連續(xù)破碎該射流從而形成所述連續(xù)墨滴43。在圖2中的部分b中，示出墨滴例如由破碎信號(hào)脈沖形成。在這個(gè)情況中，該射流30被分成墨滴33和射流的截錐體38。該截錐體承載由該周期信號(hào)導(dǎo)致的速度擾動(dòng)。因此在該下游破碎位置被破碎從而導(dǎo)致連續(xù)墨滴43。因此在該下游破碎位置的下游，該射流被完全分成墨滴33和43。
一些適于一方面在上游破碎位置11產(chǎn)生間隔破碎另一方面在下游破碎位置產(chǎn)生下游連續(xù)破碎并且最后在上游和下游位置導(dǎo)致破碎信號(hào)組合的電信號(hào)形式將在下面給出。
過(guò)去應(yīng)該注意到所述間隔破碎是用于隔離射流的墨滴的破碎。所述情況不同于建立墨滴連續(xù)系列的情況，因?yàn)樵谒龈綦x的墨滴情況下，傾向于形成破壞打印品質(zhì)的衛(wèi)星小墨滴和凸起部分。為了理解間隔破碎信號(hào)的可能的形狀的好處，將在后面結(jié)合圖3進(jìn)行描述。在該間隔墨滴情況中相應(yīng)的隔離的墨滴的破碎動(dòng)力用于本發(fā)明。
圖3包括部分a-g。部分a-g示出時(shí)間連續(xù)的間隔破碎狀態(tài)，用于觀察該破碎的動(dòng)力學(xué)。在用a表示的第一階段，在腔室28處導(dǎo)致的由暫時(shí)的過(guò)壓攜帶的速度擾動(dòng)在射流中建立了一個(gè)腹部33a。
間隔墨滴33由兩次破碎而導(dǎo)致脫開(kāi)通過(guò)在射流30的上游部分和下游部分之間的空間在部分b示出的上游破碎49，和通過(guò)在形成的墨滴33和因此變成射流截錐體38的射流30的下游部分之間的空間由部分c示出的下游破碎50。分別對(duì)應(yīng)于與形成墨滴33有關(guān)的射流的上游部分和下游部分的拉伸的部分b和c示出的上游牽連51和下游牽連52在拉伸足夠大時(shí)可以產(chǎn)生部分d示出的上游衛(wèi)星小墨滴53和下游衛(wèi)星小墨滴54。在部分d中還可以看到該形成的墨滴33兩側(cè)的射流上游部分和下游部分受到膨脹作用。正如部分e和f示出的連續(xù)狀態(tài)那樣，圍繞該形成的墨滴33的該射流和射流的截錐體的端部的膨脹還可以脫開(kāi)從而形成部分g示出的墨滴55，56。所述上游墨滴55和下游墨滴56在下面將被稱(chēng)為上游凸起部分55和下游凸起部分56。上游破碎的長(zhǎng)度Lbam限定為在該噴管29的出口表面和上游破碎49之間的距離Lbam，下游破碎的長(zhǎng)度Lbav限定為在該噴管29的出口表面和下游破碎50之間的距離Lbav。
為了所述凸起部分55，56被回收到滴槽40中，所述凸起部分必須攜帶足夠電荷，因此它們必須在上游破碎49的下游和該間隔墨滴33的下游足夠遠(yuǎn)，從而在其于射流脫開(kāi)時(shí)位于存在不同于在腔室29中的墨水電位的電位的區(qū)域中。這就是為什么在圖3的部分f和g中示出了在受到電極37影響的區(qū)域中開(kāi)始和結(jié)束該凸起部分55，56的分離。同樣，期望所述上游衛(wèi)星53和下游衛(wèi)星54被快速吸收在其它墨滴中，因?yàn)樗鼈兛梢詫?dǎo)致顯著污染所述分選系統(tǒng)甚至打印載體。
施加在該激發(fā)裝置31上并且允許獲得諸如衛(wèi)星和凸起部分的破碎特征的所有電信號(hào)并沒(méi)有導(dǎo)致上述的打印缺陷，可以用于實(shí)施本發(fā)明。
圖4的部分a示出了控制電信號(hào)的示例，該電信號(hào)可以施加在激發(fā)裝置31上以便控制間隔破碎的形式從而確保在待打印墨滴33和待回收到該滴槽40中的墨滴43之間進(jìn)行分選。
圖4的部分a中示出的信號(hào)包括3個(gè)連續(xù)電壓水平，分別為U1，U2和U3，在水平U0上被測(cè)量。所述3個(gè)電壓水平分別具有T1，T2和T3的持續(xù)時(shí)間。兩個(gè)連續(xù)水平之間由上升和下降的陡的前鋒連接。
構(gòu)成了該激發(fā)信號(hào)的所述3個(gè)連續(xù)電壓水平的持續(xù)時(shí)間T1，T2和T3分別接近此處時(shí)間τopt。如果施加在該激發(fā)裝置31上該矩形脈沖賦予該上游間隔破碎長(zhǎng)度以恒定的幅度并且用于所述同一射流(相同的速度，相同的截面，相同的墨水)，所述τopt為矩形脈沖持續(xù)時(shí)間。τopt是對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度為λopt/2的射流的空間擾動(dòng)的持續(xù)時(shí)問(wèn)，其中λopt是該射流的優(yōu)選波長(zhǎng)，也就是說(shuō)使毛細(xì)不穩(wěn)定放大系數(shù)最大的波長(zhǎng)。
作為用于粘性流體的λopt≅10×a,]]>而τopt＝λopt/2×Vj＝5×a/Vj。
在上面的公式中a是該噴管29的等效直徑，大致對(duì)應(yīng)于該射流30的直徑，而Vj是射流30的噴射速度。
在結(jié)合圖4a給出的示例中，選擇了彼此相等的特性持續(xù)時(shí)間T1，T2和T3，也就是說(shuō)T1=T2=T3≅τopt,]]>因此這樣獲得的用于形成間隔墨滴33的破碎形式是穩(wěn)定的，因此對(duì)該射流的速度、射流的粘度或者其它波動(dòng)性能的小的改變很不敏感。
另外，對(duì)墨滴的分選原理要求被問(wèn)隔墨滴33攜帶的電荷在這個(gè)示例中近似為零。而被該墨滴有效攜帶的電荷取決于該充電電極35的幾何結(jié)構(gòu)，施加到兩個(gè)構(gòu)成該充電電極的導(dǎo)體34，37上的電位，但是還取決于在上游間隔破碎和下游間隔破碎之間的算術(shù)距離(Lbav-Lbam)。
圖4部分a示出的信號(hào)允許控制在所述構(gòu)成間隔墨滴的兩個(gè)破碎之間的距離(Lbav-Lbam)，使得確保穩(wěn)定的并且該待打印的墨滴良好限定的軌跡。
在形成墨滴的上游破碎和下游破碎之問(wèn)的距離(Lbav-Lbam)可以通過(guò)修改激發(fā)信號(hào)的某些參數(shù)而調(diào)整。在該實(shí)施例中，對(duì)構(gòu)成該脈沖信號(hào)的電壓水平的幅度U1，U2，和U3的調(diào)整允許調(diào)整該距離(Lbav-Lbam)。更精確地說(shuō)，在該兩個(gè)第一電壓水平的電壓值之間的絕對(duì)差值|U1-U2|的減小因此延遲了下游破碎的時(shí)刻，甚至在所述最后兩個(gè)電壓水平的電壓值之間的絕對(duì)差值|U2-U3|的減小因此延遲該上游的破碎時(shí)刻。如果該信號(hào)的3個(gè)電壓水平中的一個(gè)被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為沒(méi)用的話(huà)，根據(jù)該激發(fā)裝置的具體的工作，可以選擇T1＝0或者T3＝0。通過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇影響上游間隔破碎和下游間隔破碎之間的距離的信號(hào)的參數(shù)，該信號(hào)允許校正待打印的墨滴的軌跡。
能夠用在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的該脈沖激發(fā)信號(hào)的另一個(gè)示例在圖4中的部分b中給出。該信號(hào)包括3個(gè)矩形脈沖序列，持續(xù)時(shí)間為D1、大小為U1的第一矩形脈沖，持續(xù)時(shí)間為T(mén)2、大小為U2的第二矩形脈沖和持續(xù)時(shí)間為D2、大小為U3的第三矩形脈沖。所述第一和第二矩形脈沖彼此由持續(xù)時(shí)間Tr1分開(kāi)，所述第二和第三矩形脈沖彼此被持續(xù)時(shí)間Tr2分開(kāi)。在分開(kāi)脈沖之間的時(shí)間期間，信號(hào)在底部U0處。如果選擇該信號(hào)使得控制所述間隔破碎，則所述持續(xù)時(shí)間最好為T(mén)2≅τopt;]]>Tr1=Tr2≅τopt/2;]]>根據(jù)將被控制的激發(fā)裝置，D1和D2接近τopt/10或者τopt/5，τopt如前所述被定義。在該間隔墨滴的所述上游破碎和下游破碎之間的距離可根據(jù)改變U1和/或者U3被調(diào)整在U1/U2增加時(shí)，下游破碎的時(shí)刻被延遲，而在U3/U2被增加時(shí)上游破碎的時(shí)刻被延遲。
下面將描述適于導(dǎo)致射流或者射流的截錐體在所述下游位置的第二位置中破碎的信號(hào)，從而產(chǎn)生了將被滴槽40回收的墨滴43。
正弦的簡(jiǎn)單信號(hào)的應(yīng)用將導(dǎo)致在該主墨滴43之間建立衛(wèi)星小墨滴，所述主墨滴來(lái)自該破碎。在這里描述的實(shí)施例中，通過(guò)施加具有兩個(gè)模式的信號(hào)，疊置頻率為Fb和2×Fb的頻率，相關(guān)的幅度和相位差被正確選擇的兩個(gè)正弦信號(hào)獲得了無(wú)衛(wèi)星的連續(xù)破碎，該無(wú)衛(wèi)星的連續(xù)破碎具有能夠?qū)⒃撓掠芜B續(xù)破碎放置在該充電電極37附近的足夠小的幅度的信號(hào)。所導(dǎo)致的信號(hào)為下述形式
Sb(t)＝Ab*(sin(2π*Fb*t)+α*sin(4π*Fb*t+)) (1)在公式(1)中，F(xiàn)b＝1/Tb是形成墨滴43的連續(xù)激發(fā)信號(hào)的基礎(chǔ)頻率。α＞0是與該第二模式有關(guān)的幅度，而是其相關(guān)的相位。Ab是確定形成墨滴43的連續(xù)激發(fā)信號(hào)的幅度的系數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇參數(shù)值α和以便獲得沒(méi)有衛(wèi)星小墨滴的連續(xù)的破碎。上述的信號(hào)在圖5的部分a中顯示。涉及到一種周期為T(mén)b的周期信號(hào)，根據(jù)時(shí)間該信號(hào)的幅度由公式(1)表示。如果這個(gè)信號(hào)僅僅連續(xù)地被施加則獲得如圖2的部分a所示的射流的破碎，在附圖2的部分a中僅僅產(chǎn)生了墨滴43。
下面將描述墨滴33和43的生成信號(hào)的組合。將連續(xù)地檢測(cè)所述兩種信號(hào)的時(shí)間組合，從相關(guān)的幅度的觀點(diǎn)對(duì)它們的組合，最后是用于將脈沖信號(hào)引入到周期信號(hào)序列中的控制模式。
從時(shí)間觀點(diǎn)看，下游連續(xù)激發(fā)周期信號(hào)的至少一個(gè)周期Tb用于獲得一個(gè)被替換的間隔墨滴，例如通過(guò)結(jié)合圖4的部分a描述的脈沖控制信號(hào)來(lái)獲得。結(jié)合附圖4的部分a描述的脈沖信號(hào)和結(jié)合圖5的部分a描述的周期信號(hào)的組合示出在圖5的部分c中，所述激發(fā)信號(hào)的總持續(xù)時(shí)間等于Ti。如圖5的部分a那樣通過(guò)持續(xù)時(shí)間分別為T(mén)1，T2和T3的3個(gè)連續(xù)的電壓水平的序列構(gòu)成該激發(fā)信號(hào)，T3在該實(shí)施例中具有零持續(xù)時(shí)間，從而Ti＝T1+T2+T3?？偟膩?lái)說(shuō)，Ti≠n*Tb，n是整數(shù)。在所選擇的實(shí)施例中，該脈沖激發(fā)信號(hào)之前是一個(gè)持續(xù)時(shí)間為tav的下游過(guò)渡信號(hào)，之后是持續(xù)時(shí)間為tam的上游過(guò)渡信號(hào)。所述持續(xù)時(shí)間tav和tam被選擇使得滿(mǎn)足條件tav+Ti+tam＝n*Tb。在結(jié)合圖5的部分c描述的示例中，所述過(guò)渡信號(hào)簡(jiǎn)單地在于保持連續(xù)激發(fā)的周期信號(hào)的中斷和脈沖信號(hào)的生成開(kāi)始之間的電壓恒定。所述持續(xù)時(shí)間tav和tam選擇使得遵守該間隔墨滴33兩側(cè)的射流截錐體38的整體性直到充電導(dǎo)體37的影響區(qū)域(圖1)。所述過(guò)渡信號(hào)還選擇使得在生成下游連續(xù)激發(fā)的周期信號(hào)的中斷和回復(fù)時(shí)確保施加在該激發(fā)裝置31上的電信號(hào)的連續(xù)性。注意到所述過(guò)渡信號(hào)可以是一個(gè)或者另一個(gè)或者所述兩個(gè)為零持續(xù)時(shí)間。
該周期信號(hào)和脈沖信號(hào)相對(duì)幅度，也就是說(shuō)限定了該周期信號(hào)的公式(1)中的相對(duì)值A(chǔ)b，和U2的值選擇用于正確設(shè)置上游破碎位置和下游破碎位置在該充電電極35的影響區(qū)域中。所述破碎長(zhǎng)度，即在噴管29和破碎位置之間的距離取決于該激發(fā)幅度。為了確保墨滴33相對(duì)墨滴43有效分開(kāi)，該間隔破碎位置11和下游連續(xù)破碎位置12之間的距離足夠大，至少為該射流半徑的20倍。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述兩個(gè)破碎位置之間的距離接近該射流的半徑的50倍。
適于按照需要生成建立間隔墨滴的脈沖信號(hào)和產(chǎn)生連續(xù)生成墨滴33的周期信號(hào)的并且與該激發(fā)裝置31連接的控制電信號(hào)生成器32在被描述的該實(shí)施例中，通過(guò)打印命令，例如邏輯信號(hào)，例如在圖5b和5d中示出的IMP二進(jìn)制信號(hào)被控制。該IMP信號(hào)是待打印的數(shù)據(jù)的函數(shù)。當(dāng)僅僅周期為T(mén)b的下游連續(xù)激發(fā)信號(hào)被產(chǎn)生，該IMP布爾信號(hào)的邏輯值保持為零?？偸菫?的信號(hào)在圖5b中示出。
在打印情況中，該IMP信號(hào)在至少一個(gè)周期Tb內(nèi)變?yōu)橹?，啟動(dòng)了控制電信號(hào)生成器的響應(yīng)因此根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該控制激發(fā)裝置31的信號(hào)生成器能夠組合脈沖性質(zhì)的信號(hào)和周期信號(hào)，即用圍繞有過(guò)渡信號(hào)的脈沖信號(hào)替換周期信號(hào)的整數(shù)n個(gè)周期。
根據(jù)本發(fā)明在打印頭上進(jìn)行的改進(jìn)下面將結(jié)合附圖6和7進(jìn)行分析，附圖6和7分別示出了使在該打印頭1的主體23中的墨水路徑露出的打印頭1的截面圖和以橫坐標(biāo)被顯示出來(lái)在噴管上游的墨水管路中存在的作為機(jī)械激發(fā)頻率的函數(shù)的由射流局部攜帶的速度擾動(dòng)。
在該打印頭的主體23的內(nèi)部的液壓路徑在圖6的截面圖中沿一個(gè)或者多個(gè)平面xz表示，其中z是射流30的方向，x是垂直于z的方向，該方向位于垂直于容納噴管29的軸的平面的平面中，該液壓路徑包括沿墨水流動(dòng)方向從上游向下游的一些功能性分立元件。壓力墨水16的容器17如箭頭27所示與未示出的供應(yīng)導(dǎo)管連通。該容器17與被稱(chēng)為收縮的狹窄通道18連通。第一連接管20與所述激發(fā)腔室28的收縮部分18連通。該激發(fā)腔室28本身與射流39成形的噴管29通過(guò)一個(gè)第二連接管21連通。在噴管板22中穿鑿出該噴管29，該噴管板22包括多個(gè)沿垂直于顯示平面xz的方向y對(duì)齊的噴管。
該腔室28的壁的一部分由一個(gè)薄膜24形成，該薄膜的厚度沿軸z方向明顯小于在平面xy中的厚度尺寸。在該薄膜24的外表面上，即在腔室28的外部的表面上，粘合了一個(gè)壓電元件25。
當(dāng)電信號(hào)施加在該壓電元件25上時(shí)，薄膜24/壓電元件25對(duì)在這個(gè)實(shí)施例中構(gòu)成了激發(fā)裝置31，它們構(gòu)成了振動(dòng)元件31，所述振動(dòng)元件31彎曲變形用于產(chǎn)生調(diào)制在該腔室28中的體積和壓力作用；因此調(diào)制在該噴管29處墨水噴射的平均速度。這種在多個(gè)專(zhuān)利中被描述的致動(dòng)器首先由Silonics提出(Kyser&Sears的US-A-3946398)。
在射流中通過(guò)施加如圖4的部分a或者b描述的間隔信號(hào)在射流中形成隔離墨滴的必要性，最好必須避免在結(jié)合圖3描述的衛(wèi)星小墨滴53，54的形成以及在該隔離墨滴后面形成墨滴系列要求該激發(fā)必須嚴(yán)格地非共振。這表明該激發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移功能必須排除射流30的通過(guò)帶中的共振峰值。該激發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移功能限定為在被壓電元件25作用導(dǎo)致的壓力和該射流30的噴射速度的調(diào)制之間存在的關(guān)系。
射流30的通過(guò)帶BPjet的定義來(lái)自毛細(xì)不穩(wěn)定線(xiàn)性理論，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知存在下面的關(guān)系BPjet∈
Fcjet=Vjet2πRjet]]>對(duì)于數(shù)字應(yīng)用來(lái)說(shuō)Vjet射流30的速度，例如15m/sRjet噴管29出口的射流半徑，例如15微米，F(xiàn)cjet＝射流的切斷頻率，例如160kHz。
該激發(fā)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生與該裝置的機(jī)械和聲音性能有關(guān)的共振頻率FR。為了獲得嚴(yán)格非共振的激發(fā)，致力于將這些共振頻率FR設(shè)置在該射流的通過(guò)帶外面。最好滿(mǎn)足下面的關(guān)系FR＞(1+0.1)Fcjet因此致力于遵照隨后的一個(gè)或者多個(gè)構(gòu)思準(zhǔn)則。
機(jī)械和聲音產(chǎn)生的共振(構(gòu)思準(zhǔn)則1)。
振動(dòng)元件31具有主要取決于其幾何形狀和構(gòu)成它的材料的機(jī)械形成的共振頻率本身FM。
FM=12πLM*CM]]>LM等效于電模擬線(xiàn)圈的慣性術(shù)語(yǔ)。
GM等效于電模擬電容的彈性術(shù)語(yǔ)。
通過(guò)在附表1的目標(biāo)的尺寸和材料表格中指出的標(biāo)稱(chēng)數(shù)值，振動(dòng)元件31的共振頻率一般等于400kHz。
在缺少擴(kuò)展現(xiàn)象時(shí)，令人感興趣的是根據(jù)構(gòu)成激發(fā)裝置的每個(gè)分立元件即限制器，該腔室和噴管以及在所述器件(如果存在的話(huà))之間的液壓連接元件的(電模擬)慣性和彈性術(shù)語(yǔ)計(jì)算出的Helmholtz頻率FH。
通過(guò)在該尺寸和材料的表格中給出的標(biāo)稱(chēng)數(shù)值，一般為200kHz的Helmholtz的共振頻率在該射流的通過(guò)帶之外。在該附錄1中的表格內(nèi)給出的數(shù)值的特別情況中，該Helmholtz頻率FHB根據(jù)下面的簡(jiǎn)化表達(dá)式計(jì)算，該表達(dá)式僅僅考慮非常重要的術(shù)語(yǔ)FH=12π(LBLRLB+LR)*CM]]>LR與該收縮部分18相關(guān)的(電模擬)慣性術(shù)語(yǔ)。
LB與噴管29有關(guān)的(電模擬)慣性術(shù)語(yǔ)。
CM該振動(dòng)元件31的電模擬彈性術(shù)語(yǔ)。
具有擴(kuò)展的聲音共振(構(gòu)思準(zhǔn)則2)在面對(duì)墨水16中的聲音波長(zhǎng)λ，該激發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)特征長(zhǎng)度不可忽略時(shí)，聲音擴(kuò)展現(xiàn)象可以產(chǎn)生共振峰值。在示例中，該波長(zhǎng)λ一般在以水，MEK或者酒精為基的墨水中為7.5毫米，用于大小為160kHz的切斷射流的頻率Fcjet，并且用于聲音的平均速度，例如在MEK中為1200m/s。特征長(zhǎng)度應(yīng)理解為該收縮部分18，該腔室28，第一和第二連接管20，21，噴管29和在激發(fā)系統(tǒng)中從該收縮部分18的入口到該噴管29出口墨水16的整個(gè)軌跡的尺寸。理想中，該激發(fā)系統(tǒng)的整個(gè)特征長(zhǎng)度小于λ/4以便免除聲音波的擴(kuò)展。λ/4的限制將最大特征長(zhǎng)度固定在1.8毫米。一般容易滿(mǎn)足用于噴管29，收縮部分18和連接管20，21的λ/4的限制，正如所附尺寸和材料表格中給出的那樣。對(duì)于該腔室28來(lái)說(shuō)，該準(zhǔn)則可以不被遵守，因?yàn)檎业揭粋€(gè)大的腔室表面用于獲得良好的激發(fā)效率，在這種情況下，必須進(jìn)行對(duì)該轉(zhuǎn)移功能的改進(jìn)，以便確保在該射流的通過(guò)帶中不存在共振。
對(duì)于含有在尺寸和材料的表格中給出的標(biāo)稱(chēng)尺寸的激發(fā)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，很明顯圖7中的曲線(xiàn)表示的轉(zhuǎn)移功能并不存在在該射流的通過(guò)帶中的共振頻率，與該Helmholtz頻率相關(guān)的大小為200kHz的共振峰值26。
對(duì)于大小為160kHz的切斷頻率和對(duì)于具有附錄的表格中給出的尺寸的激發(fā)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所述第一共振為200kHz，從而滿(mǎn)足了所列舉的標(biāo)準(zhǔn)和要求，容易證實(shí)該激發(fā)是無(wú)共振的并且有利地允許在連續(xù)射流中形成墨滴(圖6和圖7)。
固定的和非固定的流動(dòng)優(yōu)化(構(gòu)思準(zhǔn)則4)在壓電元件25的作用下，壓力脈沖將墨水16向該噴管29推并且再將該墨水16向收縮部分18推，事實(shí)上對(duì)于該腔室28來(lái)說(shuō)所述兩個(gè)元件構(gòu)成了該墨水的兩個(gè)出口點(diǎn)。為了最大化該激發(fā)的效率，即在該噴管29處調(diào)制速度，期望使該噴管29的阻抗適合于該收縮部分18的阻抗，該收縮部分18具有高的聲音阻抗。從而用該噴管29的阻抗LB和該收縮部分18的LR的比值Rimp限定出該激發(fā)的效率Rimp=LRLB=IRSRSBIB]]>其中LR該收縮部分18的長(zhǎng)度LB在方向z中噴管29的長(zhǎng)度SR該收縮部分18的直線(xiàn)部分SB該噴管29的直線(xiàn)部分在最大化Rimp的想法下，包括選擇LR＞＞LB和SR＜＜SB的直觀方案是不令人感興趣的，因?yàn)樗枰谠撊萜?7中的非常大的墨水壓力。事實(shí)上連續(xù)射流30的形成需要在該收縮部分18上游的靜態(tài)墨水壓力，這取決于在該激發(fā)系統(tǒng)中特別是在該噴管29和收縮部分18中的粘性載荷的梯度，該噴管29和收縮部分18是兩個(gè)墨水流動(dòng)速度最大的區(qū)域。該噴管29或者收縮部分18的液壓阻力在第一近似中通過(guò)根據(jù)下面的通用表達(dá)式的Poiseuille法則被描述ΔPQ=RHydro=8μlπR4]]>ΔP在該噴管29或者收縮部分18的入口和出口之間的靜態(tài)壓力梯度Q體積流量R該噴管29或者該收縮部分18的半徑L該噴管29或者收縮部分18的長(zhǎng)度μ是該墨水的動(dòng)力學(xué)粘度。
為了降低該收縮部分18相對(duì)該噴管29的液壓阻力并且保證良好的激發(fā)效率，通過(guò)使該收縮部分18的截面和長(zhǎng)度大于該噴管29的截面和長(zhǎng)度，在等值關(guān)系(長(zhǎng)度截面)上進(jìn)行操作。在附錄1的尺寸和材料表格中給出的標(biāo)稱(chēng)尺寸構(gòu)成了在該激發(fā)效率和粘性載荷梯度之間的良好的折中。對(duì)于為1/3或者為1/10的該噴管29和該收縮部分18的長(zhǎng)度比和半徑比來(lái)說(shuō)，獲得了 在該平行六面體形狀的腔室28中容納的體積選擇為使該系統(tǒng)的Helmholtz頻率不小于200kHz。該腔室28(在方向z)的厚度必須盡可能小以便提供給該振動(dòng)元件31最大的表面積，但是并不小于該噴管29的直徑，以便最小化在該腔室28中的粘性載荷的梯度。該來(lái)自折中的厚度將選擇接近該噴管29的直徑。鑒于該體積和厚度，通過(guò)確保與該構(gòu)思準(zhǔn)則1良好的一致，固定了該腔室的表面積。
因此，本發(fā)明的打印機(jī)包括-允許形成至少一個(gè)墨水射流的流體噴射裝置，-電控制信號(hào)生成器，-內(nèi)部激發(fā)裝置，即在噴管上游，允許通過(guò)建立在該噴管出口對(duì)該射流的表面的擾動(dòng)而破碎該射流。該激發(fā)裝置能夠在該射流中建立隔離的墨滴，此時(shí)施加在該激發(fā)裝置上合適的脈沖信號(hào)，-分選系統(tǒng)，包括具有不變電位的電極結(jié)構(gòu)和收集非打印墨滴的滴槽。
本發(fā)明允許使用一種被大量的射流共用的分選系統(tǒng)，從而除去了實(shí)施一般的二進(jìn)制打印機(jī)的充電電極的困難，并且允許利用間隔激發(fā)的分選系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是其實(shí)施成本很低。另外，該激發(fā)是內(nèi)部的，所述占用空間的問(wèn)題和與該外部激發(fā)技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題被去除。根據(jù)本發(fā)明原理控制的激發(fā)裝置還通過(guò)唯一的激發(fā)信號(hào)裝置允許改進(jìn)該射流的性能和墨滴的軌跡，從而簡(jiǎn)化了該打印頭的電子部分并且給出對(duì)該射流的穩(wěn)定性和打印質(zhì)量非常精細(xì)的控制。該兩個(gè)穩(wěn)定破碎的組合還導(dǎo)致控制由簡(jiǎn)單調(diào)整激發(fā)信號(hào)參數(shù)建立的兩種墨滴類(lèi)型的兩種軌跡，從而導(dǎo)致改進(jìn)了該打印機(jī)和打印質(zhì)量的可靠性。
注意到使用本發(fā)明的打印頭可以包括或者不包括產(chǎn)生破碎信號(hào)的電路32。
附錄1材料和尺寸表格

附錄2引用文件表US-A-4 220 958 CROWLEYUS-A-3 596 275 SWEETUS-A-4 638 328 DRAKE ET ALFR 2 799 688μ US 09/685 064Journal Xerox Disclosure(Pincus-1982，Vol.7，p.權(quán)利要求
1.一種噴墨打印機(jī)(10)，包括-具有一個(gè)或者多個(gè)噴管(29)的打印頭(1)，該打印頭(1)具有設(shè)置用于每個(gè)噴管(29)的打印頭(1)的主體(23)，-墨水的液壓路徑，包括與打印噴管(29)中的一個(gè)液壓連通的激發(fā)腔室(28)，沿該噴管(29)的軸在壓力下噴射墨水(30)，-激發(fā)由噴管(29)發(fā)射的墨水(30)射流的內(nèi)部裝置(31)，該噴管(29)與設(shè)置在該激發(fā)腔室(28)中的墨水(16)機(jī)械連接，所述裝置(31)作用在該射流(30)上，該射流(30)被噴管(29)噴射以便可控地破碎該射流(30)，和-一些回收沒(méi)有被打印載體(41)接收的墨水的回收裝置(40)，-電控制信號(hào)生成器(32)，接收控制信號(hào)并且向激發(fā)裝置(31)輸送所述激發(fā)信號(hào)。-在該噴管(29)的軸周?chē)薅ㄒ恍┥嫌魏拖掠螀^(qū)域的充電電極結(jié)構(gòu)(35)，該下游區(qū)域比該上游區(qū)域更加遠(yuǎn)離該噴管，該結(jié)構(gòu)(35)的所述上游電極和下游電極(34，37)與一些電位源相連以便在一個(gè)區(qū)域中保持等于位于該打印頭(1)的主體(23)中的墨水的電位的電位，并且在另一個(gè)區(qū)域中保持與位于該打印頭(1)的主體(23)中的墨水的電位不同的電位，-在該充電電極結(jié)構(gòu)(35)的下游軸向設(shè)置的偏轉(zhuǎn)電極結(jié)構(gòu)(39)，其特征在于，控制電信號(hào)的生成器(32)通過(guò)激發(fā)裝置(31)發(fā)送信號(hào)，所述信號(hào)導(dǎo)致在一個(gè)位于該上游區(qū)域的上游破碎位置間隔地可控地破碎射流(30)，從而形成間隔的墨滴，因此將該射流分成一個(gè)墨滴和一個(gè)截錐體并且還導(dǎo)致在一個(gè)下游破碎位置(12)連續(xù)地可控地破碎該射流(30)或者該射流(30)的截錐體(38)，由該噴管(29)噴射的該連續(xù)射流(30)因此在該下游區(qū)域之后被轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)系列的充電和不充電的墨滴(33，43)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，該充電電極結(jié)構(gòu)(35)的上游電極(34)與和該墨水(16)相同的電位相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，所述激發(fā)裝置(31)包括壓電材料(25)，該控制電信號(hào)生成器(32)向該激發(fā)裝置(31)輸送由具有周期Tb的周期信號(hào)形成的連續(xù)打印信號(hào)，該周期信號(hào)間隔地用前后為過(guò)渡信號(hào)的脈沖信號(hào)代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，該被控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)由含有3個(gè)水平的連續(xù)電壓構(gòu)成，所述3個(gè)水平的電壓彼此前后地通過(guò)上升前沿或者陡的電壓下降前沿相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印機(jī)，其特征在于，被該控制電信號(hào)生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)由連續(xù)的3個(gè)矩形脈沖構(gòu)成，所述3個(gè)連續(xù)的矩形脈沖彼此間被一些低于該最小的脈沖的大小的電壓水平間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的的打印機(jī)(10)，其特征在于，被該控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的周期信號(hào)由兩個(gè)正弦信號(hào)的組合構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，該被控制電信號(hào)輸送的周期信號(hào)由大于2個(gè)的正弦信號(hào)的組合構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，被該控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)和過(guò)渡信號(hào)的持續(xù)時(shí)間總和等于該周期信號(hào)的周期的整數(shù)倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)所述的打印機(jī)，其特征在于，供應(yīng)噴管(29)墨水的、包括了收縮部分(18)和在該收縮部分(18)下游的部分的液壓路徑的一部分的Helmholtz的頻率具有一個(gè)位于來(lái)自該噴管(29)的射流(30)的通過(guò)帶的外部的數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，該墨水液壓路徑包括一個(gè)收縮部分(18)，并且在該收縮部分的入口和該噴管(29)之間的液壓路徑的長(zhǎng)度小于墨水中聲音波長(zhǎng)的四分之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，激發(fā)被噴管(29)發(fā)射的射流(30)的激發(fā)系統(tǒng)是嚴(yán)格的非共振的。
12.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)，其特征在于，所述激發(fā)裝置(31)除了包括壓電材料之外還包括與該壓電材料機(jī)械連接的薄膜(24)，由該薄膜(24)和壓電材料(25)構(gòu)成的振動(dòng)元件的共振頻率大于該射流(30)的切斷頻率。
13.通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的打印機(jī)(10)打印一種載體的打印方法，其中破碎被打印機(jī)的噴管(29)噴射的墨水(30)射流以便形成將撞擊載體從而形成一些點(diǎn)(58)的第一墨滴(33)和一些截錐體(38)，其特征在于，還將該射流(30)或者來(lái)自該射流破碎的截錐體(38)破碎為第一墨滴(33)，并且將該截錐體(38)破碎為第二墨滴(43)，來(lái)自截錐體破碎的所述第二墨滴(43)朝向所述滴槽(40)。
14.噴墨打印機(jī)(10)的打印頭(1)，包括-具有一個(gè)或者多個(gè)噴管(29)的打印頭(1)，該打印頭(1)具有設(shè)置用于每個(gè)噴管(29)的打印頭(1)的主體(23)，-墨水的液壓路徑，包括一個(gè)與打印噴管(29)中的一個(gè)液壓連通的激發(fā)腔室(28)，沿該噴管(29)的軸在壓力下噴射墨水(30)，-激發(fā)由噴管(29)發(fā)射的墨水(30)射流的內(nèi)部裝置(31)，該噴管(29)與設(shè)置在該激發(fā)腔室(28)中的墨水(16)機(jī)械連接，所述裝置(31)作用在該射流(30)上，該射流(30)被噴管(29)噴射以便可控地破碎該射流(30)，和-一些回收沒(méi)有被打印載體(41)接收的墨水的回收裝置(40)，-電控制信號(hào)生成器(32)，接收控制信號(hào)并且向激發(fā)裝置輸送所述激發(fā)信號(hào)。-在該噴管(29)的軸周?chē)薅ㄒ恍┥嫌魏拖掠螀^(qū)域的充電電極結(jié)構(gòu)(35)，該下游區(qū)域比該上游區(qū)域更加遠(yuǎn)離該噴管，該結(jié)構(gòu)(35)的所述上游電極和下游電極(34，37)與一些電位源相連以便在一個(gè)區(qū)域中保持等于位于該打印頭(1)的主體(23)中的墨水的電位的電位，并且在另一個(gè)區(qū)域中保持與位于該打印頭(1)的主體(23)中的墨水的電位不同的電位，-在該充電電極結(jié)構(gòu)(35)的下游軸向設(shè)置的偏轉(zhuǎn)電極結(jié)構(gòu)(39)，其特征在于，控制電信號(hào)的生成器(32)通過(guò)激發(fā)裝置(31)發(fā)送信號(hào)，所述信號(hào)導(dǎo)致在一個(gè)位于該上游區(qū)域的上游破碎位置間隔地可控地破碎射流(30)，從而形成間隔的墨滴，因此將該射流分成一個(gè)墨滴和一個(gè)截錐體并且還導(dǎo)致在一個(gè)下游破碎位置(12)連續(xù)地可控地破碎該射流(30)或者該射流(30)的截錐體(38)，由該噴管(29)噴射的該連續(xù)射流(30)因此在該下游區(qū)域之后被轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)系列的充電和不充電的墨滴(33，43)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭(1)，其特征在于，該充電電極結(jié)構(gòu)(35)的上游電極(34)與和該墨水(16)相同的電位相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或者15所述的打印頭(1)，其特征在于，所述激發(fā)裝置(31)包括壓電材料(25)，該控制電信號(hào)生成器(32)向該激發(fā)裝置(31)輸送由具有周期Tb的周期信號(hào)形成的連續(xù)打印信號(hào)，該周期信號(hào)間隔地用前后為過(guò)渡信號(hào)的脈沖信號(hào)代替。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的打印頭(1)，其特征在于，該被控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)由含有3個(gè)水平的連續(xù)電壓構(gòu)成，所述3個(gè)水平的電壓彼此前后地通過(guò)上升前沿或者陡的電壓下降前沿相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的打印頭(1)，其特征在于，被該控制電信號(hào)生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)由連續(xù)的3個(gè)矩形脈沖構(gòu)成，所述3個(gè)連續(xù)的矩形脈沖彼此間被一些低于該最小的脈沖大小的電壓水平間隔。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的的打印頭(1)，其特征在于，被該控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的周期信號(hào)由兩個(gè)正弦信號(hào)的組合構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，該被控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的周期信號(hào)由大于2個(gè)的正弦信號(hào)的組合構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，被該控制電信號(hào)的生成器(32)輸送的脈沖信號(hào)和過(guò)渡信號(hào)的持續(xù)時(shí)間總和等于該周期信號(hào)的周期的整數(shù)倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-21中任何一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，供應(yīng)噴管(29)的墨水的包括了收縮部分(18)和在該收縮部分(18)下游的部分的液壓路徑的一部分的Helmholtz的頻率具有一個(gè)位于來(lái)自該噴管(29)的射流(30)的通過(guò)帶的外部的數(shù)值。
23.根據(jù)權(quán)利要求14-21中任一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，該墨水液壓路徑包括一個(gè)收縮部分(18)，并且在該收縮部分的入口和該噴管(29)之間的液壓路徑的長(zhǎng)度小于墨水中聲音波長(zhǎng)的四分之一。
24.根據(jù)權(quán)利要求14-21中任一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，激發(fā)被噴管(29)發(fā)射的射流(30)的激發(fā)系統(tǒng)是嚴(yán)格的非共振的。
25.根據(jù)權(quán)利要求16-21中任一項(xiàng)所述的打印頭(1)，其特征在于，所述激發(fā)裝置(31)除了包括壓電材料之外還包括與該壓電材料機(jī)械連接的薄膜(24)，由該薄膜(24)和壓電材料(25)構(gòu)成的振動(dòng)元件的共振頻率的數(shù)值在該射流(30)的通過(guò)帶之外。
全文摘要
一種噴墨打印機(jī)的打印頭(1)，設(shè)有允許一方面在一個(gè)射流(30)上游的破碎位置(11)建立一個(gè)上游破碎的內(nèi)部激勵(lì)系統(tǒng)(31)，該上游破碎在用于打印的墨滴(33)的零電位區(qū)域中形成一些射流片段(38)，在一個(gè)下游破碎位置(12)中，射流破碎(30)或者射流片段(38)在非零電位的區(qū)域中形成被回收的墨滴(43)。一種為所有打印頭的射流(30)共用的分選系統(tǒng)(35)，允許簡(jiǎn)化該打印頭合降低其占用空間。
文檔編號(hào)B41J2/115GK1816449SQ200480010959
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月25日
發(fā)明者B·巴爾貝, P·埃農(nóng) 申請(qǐng)人:伊馬治公司