包括液滴速度调整的液体喷射系统技术方案

一种连续液体喷射系统包括与喷嘴流体连通的液体腔。液体腔包含在足以通过喷嘴喷射液体喷射流的压力下的液体。液滴形成设备与液体喷射流相关联，并可被致动来在液体喷射流中产生调整，该调制使液体喷射流的部分分裂成沿着路径行进的一系列液滴对。每个液滴对在时间上平均分隔开液滴对周期。每个液滴对包括第一液滴和第二液滴。充电设备包括与液体喷射流相关联的充电电极和在充电电极和液体喷射流之间的变化电势源。变化电势源提供包括等于液滴对周期的周期的波形。波形还包括第一不同的电压状态和第二不同的电压状态。充电设备与液滴形成设备同步以在第一液滴上产生第一电荷状态并在第二液滴上产生第二电荷状态。液滴速度调整设备改变选定液滴对的第一液滴和第二液滴的相对速度以控制选定液滴对的第一液滴和第二液滴是否彼此组合来形成组合液滴。组合液滴具有第三电荷状态。偏转设备使具有第一电荷状态的第一液滴沿着第一路径行进，使具有第二电荷状态的第二液滴沿着第二路径行进，并使具有第三电荷状态的组合液滴沿着第三路径行进。

A liquid injection system including a droplet velocity adjustment

A continuous liquid injection system includes a fluid chamber in fluid communication with the nozzle. The liquid chamber is contained in a liquid that is sufficient to inject the liquid jet stream through the nozzle. The droplet forming apparatus is associated with the liquid jet stream and can be actuated to produce an adjustment in the liquid jet stream that splits the portion of the liquid jet stream into a series of droplets along the path. Each droplet pair divides the time between the droplets on the average. Each droplet pair comprises a first droplet and a second droplet. The charging device includes a charging electrode associated with the liquid jet stream and a change potential source between the charging electrode and the liquid jet stream. A variable potential source provides a waveform that includes the period equal to the period of the droplet. The waveform also includes first different voltage states and second different voltage states. The charging device is synchronized with the droplet forming apparatus to generate a first charge state on the first droplet and to generate a second charge state on the second droplet. The droplet velocity adjustment device changes the relative velocity of the first droplet and the second droplet of the selected droplet to control whether the first droplet and the second droplet of the selected droplet pair are combined with each other to form a composite droplet. A composite droplet has a third charge state. The first liquid deflection device having a first charge state drops along the first path, so that the second liquid drops with the second charge state marching along the second path, and the combination of liquid drops with the third charge state marching along the third path.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括液滴速度调整的液体喷射系统
本专利技术大体涉及数控打印系统的领域，且尤其是涉及连续打印系统，其中液体流分裂成液滴，该液滴中的一些被静电地偏转。
技术介绍
喷墨打印由于例如其非击打、低噪声特性、其使用普通纸以及其避免碳粉转印和固定而被承认为在数控电子打印舞台中的突出竞争者。喷墨打印机构可按照技术而被分类为按需型喷墨(DOD)或连续喷墨(CIJ)。第一种技术一“按需型”喷墨打印使用加压致动器(例如热、压电或静电致动器)来提供击打在记录表面上的墨滴。一种普遍实行的按需型技术使用热致动来从喷嘴喷射墨滴。位于喷嘴处或附近的加热器将油墨充分加热到沸腾，形成产生足够的内部压力来喷射墨滴的汽泡。这种形式的喷墨通常被称为“热喷墨(TIJ)”。通常被称为“连续”喷墨(CIJ)打印的第二种技术使用加压墨源通过迫使墨在压力下穿过喷嘴来产生墨的连续液体喷射流。对油墨流进行扰动，以使得液体喷射流可预测的方式分裂成墨滴。通过不需要的墨滴的选择性偏转和捕获而发生打印。开发了用于选择性地偏转液滴的各种方法，包括静电偏转、空气偏转和热偏转。在第一种基于静电偏转的CIJ方法中，以某种方式扰动液体喷射流，使它在离喷嘴在名义上恒定的距离(分裂长度)处分裂成均匀大小的液滴。充电电极结构位于名义上恒定的分裂点处，以便在分裂的时刻在液滴上诱导随数据变化的量的电荷。带电液滴接着被引导穿过固定的静电场区域，使每个液滴与其电荷成比例地偏转。在分裂点处建立的电荷水平从而使液滴行进到记录介质上的特定位置或行进到用于收集和回收利用的沟槽(gutter)。这种方法由R.Sweet在1971年7月27日发布的美国专利N0.3596275中公开了，该专利在下文中称为Sweet’ 275。Sweet' 275所公开的CIJ装置由单喷嘴，即，单液滴生成液体腔和单喷嘴结构组成。利用这种方法的多喷射CIJ打印头的公开也由Sweet等人在1968年3月12日发出的美国专利N0.3373437作出，该专利在下文中被称为Sweet’437。Sweef 437公开了具有与一行(一列)液滴出射喷嘴连通的公共液滴生成器腔的CIJ打印头，每个液滴出射喷嘴具有其自己的充电电极。这种方法要求每个喷嘴具有其自己的充电电极，每个个体的电极被供应有取决于待打印的图像数据的电波形。对单独可寻址的充电电极的这个要求在基本喷嘴间隔上且因此在打印系统的分辨率上施加限制。第二种基于静电偏转的CIJ方法在由Vago等人在2001年8月14日发布的美国专利N0.6273559中公开，该专利在下文中被称为Vago’ 559。Vago’ 559公开了二进制CIJ技术，其中导电油墨被加压并通过校准后的喷嘴被释放，且所形成的液体喷墨以两个不同的时间间隔分裂。将被打印或不被打印的液滴以周期性激励脉冲在喷嘴处产生。待打印的液滴中的每个以相对强的周期性激励脉冲产生，并使形成待打印的液滴的喷墨流以在相对短的分裂长度处分离。不被打印的液滴中的每个以相对弱的周期性激励脉冲产生，并且使该液滴在相对长的分裂长度处分离。具有不同的被施加的DC电势的两组紧密间隔开的电极恰好位于与两个分裂位置相邻的喷嘴的下游并在相对短的分裂长度液滴和相对长的分裂长度液滴形成时向它们提供不同的电荷水平。较长的分裂长度液滴由于其电荷而被偏转设备选择性地从其路径偏移，并被偏转设备朝着捕集器表面偏转，在捕集器表面，它们被收集在沟槽中并返回到储液器用于重新使用。Vago’ 559还要求在相对短的分裂长度和相对长的分裂长度之间的分裂长度的差异小于波长(λ )，波长(λ )为连续油墨液滴或液体喷射流中的油墨节点之间的距离。这要求使用两个激励振幅(打印和非打印激励振幅)。将分裂长度位置差异限制为小于λ将必须使用的激励振幅差异限制在小量。对于只有单次喷射的打印头，相当容易调节电极的位置、充电电极上的电压以及打印和非打印激励振幅以产生打印和非打印液滴的期望分离。然而，在具有喷嘴阵列的打印头中，部分容差可能使这相当难。在液滴分裂区中具有高电场梯度的需要使液滴选择系统对充电电极平坦度、电极厚度和间隔中的轻微变化是敏感的，充电电极平坦度、电极厚度和间隔可都在用于阵列中的不同液体喷射的液滴分裂区处产生电场强度和电场梯度的变化。此外，液滴生成器和相关联的激励设备可能沿着喷嘴阵列不是完美地均匀的，且在各个喷嘴之间可能需要不同的激励振幅来产生特定的分裂长度。这些问题通过随着时间而漂移的油墨特性、可使充电电极随着温度移动并弯曲的热膨胀而加重。在这样的系统中，需要额外的控制复杂性来在各个喷嘴之间调节打印和非打印激励振幅以确保打印和非打印液滴的期望分离。B.Barbet和P.Henon也在2007年3月20日发布的美国专利N0.7192121中公开了利用分裂长度变化来控制打印。B.Barbet在2010年5月11日发布的美国专利N0.7712879中公开了基于分裂长度和液滴尺寸的静电充电和偏转机构。在顶部区段上具有DC低电压和在下部节段上具有DC高电压的分离的公共充电电极被用于根据小液滴和大液滴的直径有差别地对小液滴和大液滴进行充电。Τ.Yamada在1978年I月10日发布的美国专利N0.4068241 (在下文中被称为Yamada ‘241)中公开了交替地产生大液滴和小液滴的喷墨记录设备。利用在液体喷射流的分裂区中的DC静电场来对所有液滴进行充电。Yamada‘241还改变对于记录是不必要的小液滴的激励下降幅度，使得它们将碰撞大液滴并与大液滴组合。大液滴和与小液滴组合的大液滴被汇集并且不被打印，同时被偏转的小液滴被打印。这种方法的缺点之一是，偏转的液滴被打印，这可导致液滴放置错误。此外，因此较小的液滴需要比较大的液滴小得多以便能够在每个液滴上产生不同的电荷状态；需要较高喷嘴直径的喷嘴来产生打印液滴的期望尺寸。这限制了可在这样的方法中可利用的喷嘴间隔的密度，并严重限制了打印高分辨率图像的能力。因此，存在提供连续打印系统的不断需要，该连续打印系统静电地偏转所选择的液滴，容忍液滴分裂长度，具有简化的设计，并产生提高的打印质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过使用利用CM0S-MEMS打印头的质量充电(mass charging)和静电偏转来克服上述缺点中的至少一个以产生高分辨率高质量的打印，同时维持或提高液滴放置准确度并使打印液滴的液滴体积变化最小化。通过本专利技术提供了经由每个液体喷射流的分裂对液滴形成的随图像数据而变的控制和具有被称为充电电极波形的随图像数据而变的时变电势的充电电极。液滴形成被控制以使用被供应到液滴形成设备的液滴形成波形来产生液滴对。以液滴对周期产生液滴对。充电电极波形具有等于液滴对周期的周期。充电电极波形和液滴形成波形彼此同步以在两种电荷状态之一中交替地给连续的液滴充电。液滴形成波形可被选择性地改变以控制液滴对的液滴是否合并以形成较大的液滴。本专利技术帮助通过允许对在长喷嘴阵列中的喷射之间的分裂时间变化的较大容忍来提供系统鲁棒性。此外，由捕集器收集至少每个其它液滴，帮助确保液体保留在捕集器上，这减小了在操作期间液体飞溅的可能性。本专利技术减小了发送到与喷嘴阵列的喷嘴相关联的激励设备的信号的控制的复杂性。这帮助减小充电电极结构的复杂度并增加充电电极结构和喷嘴之间的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续液体喷射系统，包括：与喷嘴流体连通的液体腔，所述液体腔包含在足以穿过所述喷嘴喷射液体喷射流的压力下的液体；与所述液体喷射流相关联的液滴形成设备，所述液滴形成设备可操作用于在所述液体喷射流中产生调整以使所述液体喷射流的部分分裂成沿着路径行进的一系列液滴对，每个液滴对在时间上平均分隔开液滴对周期，每个液滴对包括第一液滴和第二液滴；充电设备，其包括：与所述液体喷射流相关联的充电电极；以及在所述充电电极和所述液体喷射流之间的变化电势源，所述变化电势源提供波形，所述波形包括等于所述液滴对周期的周期，所述波形包括第一不同的电压状态和第二不同的电压状态，所述充电设备与所述液滴形成设备同步以在所述第一液滴上产生第一电荷状态并在所述第二液滴上产生第二电荷状态；液滴速度调整设备，其改变选定液滴对的第一液滴和第二液滴的相对速度以控制所述选定液滴对的所述第一液滴和所述第二液滴是否彼此组合以形成组合液滴，所述组合液滴具有第三电荷状态；以及偏转设备，其使具有所述第一电荷状态的所述第一液滴沿着第一路径行进，并使具有所述第二电荷状态的所述第二液滴沿着第二路径行进，以及使具有所述第三电荷状态的所述组合液滴沿着第三路径行进。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.25 US 13/115,465;2011.05.25 US 13/115,4821.一种连续液体喷射系统，包括: 与喷嘴流体连通的液体腔，所述液体腔包含在足以穿过所述喷嘴喷射液体喷射流的压力下的液体； 与所述液体喷射流相关联的液滴形成设备，所述液滴形成设备可操作用于在所述液体喷射流中产生调整以使所述液体喷射流的部分分裂成沿着路径行进的一系列液滴对，每个液滴对在时间上平均分隔开液滴对周期，每个液滴对包括第一液滴和第二液滴； 充电设备，其包括: 与所述液体喷射流相关联的充电电极；以及 在所述充电电极和所述液体喷射流之间的变化电势源，所述变化电势源提供波形，所述波形包括等于所述液滴对周期的周期，所述波形包括第一不同的电压状态和第二不同的电压状态，所述充电设备与所述液滴形成设备同步以在所述第一液滴上产生第一电荷状态并在所述第二液滴上产生第二电荷状态； 液滴速度调整设备，其改变选定液滴对的第一液滴和第二液滴的相对速度以控制所述选定液滴对的所述第一液滴和所述第二液滴是否彼此组合以形成组合液滴，所述组合液滴具有第三电荷状态；以及 偏转设备，其使具有所述第一电荷状态的所述第一液滴沿着第一路径行进，并使具有所述第二电荷状态的所述第二液滴沿着第二路径行进，以及使具有所述第三电荷状态的所述组合液滴沿着第三路径行进。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述选定液滴对的所述第一液滴和所述第二液滴在被所述偏转设备作用之前 进行组合，所述偏转设备使在所述第一电荷状态中的所述第一液滴沿着所述第一路径行进并使在所述第二电荷状态中的所述第二液滴沿着所述第二路径行进。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第三路径与所述第一路径和所述第二路径是不同的。4.如权利要求1所述的系统，还包括: 捕集器，其被定位成拦截沿着所述第一路径和所述第二路径中的一个行进的液滴。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述捕集器被定位成拦截沿着所述第三路径行进的液滴。6.如权利要求4所述的系统，所述捕集器是第一捕集器，所述系统还包括: 第二捕集器，其被定位成拦截沿着所述第三路径行进的液滴。7.如权利要求1所述的系统，还包括: 捕集器，其被定位成拦截沿着所述第一路径和所述第二路径中的一个行进的液滴，同时沿着所述第一路径和所述第二路径中的一个行进的所述液滴中的其他被允许接触基底。8.如权利要求1所述的系统，其中，在所述偏转设备使所述第一液滴开始沿着所述第一路径行进并使所述第二液滴开始沿着所述第二路径行进之后，所述选定液滴对的所述第一液滴和所述第二液滴进行组合。9.如权利要求1所述的系统，所述喷嘴是喷嘴阵列中的一个喷嘴，且所述充电设备的所述充电电极是从所述喷嘴阵列中的每个喷嘴喷射的所述液体喷射流中的每个所共有的并与所述液体喷射流中的每个相关联的电极。10.如权利要求9所述的系统，其中，所述液滴形成设备是多个液体喷射流所共有的。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一液滴和所述第二液滴具有实质上相同的体积。12.如权利要求1所述的系统，其中，所述液滴形成设备和所述液滴速度调整设备是同一设备。13.如权利要求1所述的系统，其中，所述液滴形成设备还包括: 与所述液体腔、所述喷嘴和所述液体喷射流中的一个相关联的液滴形成换能器；以及 波形源，其向所述液滴形成换能器供应液滴形成波形。14.如权利要求13所述的系统，其中，所述液滴形成换能器是热设备、压电设备、MEMS致动器和电流体动力学设备、光学设备、电致伸缩设备和其组合中的一个。15.如权利要求13所述的系统，其中，所述液滴形成波形包括产生所述液滴对的所述第一液滴的第一部分和产生所述液滴对的所述第二液滴的第二部分。16.如权利要求1所述的系统，其中，所述液滴速度调整设备还包括: 与所述液体腔、所述喷嘴和所述液体喷射流中的一个相关联的液滴速度调整换能器；以及 波形源，其向所述液滴速度调整换能器供应液滴速度调整波形。17.如权利要求16所述 的系统，其中，所述液滴速度调整换能器是热设备、压电设备、MEMS致动器和电流体动力学设备、光学设备、电致伸缩设备和其组合中的一个。18.如权利要求16所述的系统，其中，被供应到所述液滴速度调整换能器的所述液滴速度调整波形对由激励控制器供应的打印数据做出响应。19.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一液滴和所述第二液滴中的一个相对于与所述第一液滴和所述第二液滴中的另一个相关联的电荷是不带电的。20.如权利要求1所述的系统，其中，在所述充电电极和所述液体喷射流之间的所述变化电势源不对由激励控制器提供的打印数据做出响应。21.如权利要求1所述的系统，其中，在所述充电电极和所述液体喷射流之间的所述变化电势源产生波形，在所述波形中所述第一不同的电压状态和所述第二不同的电压状态中的每个在等于所述基本周期的时间间隔内是有效的。22.如权利要求1所述的系统，其中，所述偏转设备还包括至少一个偏转电极以使带电液滴偏转，所述至少一个偏转电极与电势源和地之一电通信。23.如权利要求1所述的系统，其中，所述充电设备包括充电电极，所述充电电极包括被定位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·V·潘沙瓦，M·A·马库斯，J·A·卡特博格，A·G·洛佩斯，S·P·阿迪加，J·M·格雷斯，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：
国别省市：