本发明涉及静电喷墨打印技术，并且更具体地，涉及诸如在wo/93/11866和相关专利说明书中所描述类型的打印头和打印机以及这些打印头和打印机的操作方法。
背景技术：
在wo93/11866中描述的类型的静电打印头的一般操作方法是已知的。这种类型的静电打印机通过使用外加电场首先集中固体颗粒随后喷射固体颗粒来喷射散布在化学惰性的绝缘载流体中的带电固体颗粒。由于施加的电场导致电泳，并且带电颗粒在电场中朝着衬底移动直到它们碰到油墨的表面，因此发生集中。当施加的电场在带电颗粒上产生足够大的力以克服表面张力时，发生喷射。通过在喷射位置与衬底之间建立电势差而产生电场；这是通过向处于和/或围绕喷射位置处的电极施加电压来实现的。
喷射发生的位置由打印头的几何形状以及产生电场的电极的位置和形状决定。通常，打印头由来自打印头主体的一个或多个突出部组成，并且这些突出部(还称为喷射竖柱)在其表面上具有电极。施加到电极板的偏压的极性与带电颗粒的极性相同，使得力的方向远离电极板并朝向衬底。另外，打印头结构的总体几何形状和电极的位置被设计成使得集中和喷射发生在突出部尖端周围的高度局部化区域处。
油墨布置成连续流过喷射位置以补充已喷射的颗粒。为了实现这种流动，油墨必须具有低粘度，通常为几厘泊。由于带电颗粒的选择性喷射而造成的颗粒的较高集中，所喷射的材料更为粘稠；因此，由于材料在冲击时将较少扩散，该技术可用于在非吸收性衬底进行打印。
现有技术中已经描述了各种打印头设计，诸如，在wo93/11866、wo97/27058、wo97/27056、wo98/32609、wo98/42515、wo01/30576和wo03/101741中描述的那些。
在某些情况下，静电打印头可能会在将一系列电压脉冲施加于打印头以启动打印与实际开始从打印头喷射油墨之间出现延迟。
由于延长的响应时间导致部分图像中没有打印的油墨，这种延迟的发生可能会导致打印质量的下降。
已经发现响应时间：
a)随着环境温度的升高而幅度增加，表明该效应与喷射器上的油墨蒸发有关；以及
b)随着将偏置电压施加到喷射器和/或衬底运动与施加喷射脉冲之间的时间增加而幅度增加，表明该效应与电场对尖端附近油墨的作用有关，即电泳集中以及弯液面的向前拉伸，使尖端处的更多油墨表面暴露于来自衬底运动的气流。
响应时间的变化很难通过修改打印脉冲来更正。减少或消除延迟，以便在施加打印脉冲时可靠且可控地触发喷射，允许高质量图像的打印。
开始打印的延迟被认为是由于在喷射器尖端形成更粘稠和/或牵制的油墨的沉积物而导致的。在施加偏置电压的情况下，油墨表面弯液面朝向喷射器的尖端向前行进。
图1a和图1b示出了静电打印头的喷射器，包括竖柱400，竖柱400还包括喷射尖端410。
图1a示出了在没有偏置电压的情况下的典型弯液面位置，弯液面处于从喷射尖端410撤回的位置处。图1b示出了偏置电压对油墨弯液面位置的影响。当施加偏置电压时，弯液面显示为处于其前进位置。弯液面围绕喷射尖端410并且在喷射尖端410的区域403处形成油墨的薄层。
图1b示出了可能导致响应时间减慢的两种油墨集中机制，详细描述如下。通过偏置电压使弯液面前进，并且通过衬底相对于打印头的运动产生气流。偏置电压的施加还具有通过电泳将油墨颗粒集中在喷射尖端处的作用。如图1b所示，可能会发生以下两种集中效应。
1)由于高表面积与体积比率，并且由于油墨在喷射尖端410处的暴露位置，围绕喷射尖端410的油墨薄层通过载流体的蒸发而受到集中。随着衬底相对于打印头的移动而产生的经过打印头的气流增加，这种集中效应将预计增加；以及
2)在通过偏置电压的施加而产生的电场的影响下，带电油墨颗粒将电泳移动并在喷射器尖端410处集中，导致油墨浓度和密度的局部增加。
实验观察证实，当打印头在打印之前结合施加的偏置电压和衬底的运动而被保持时，响应时间更长。
图2示出了随着偏置电压的施加和/或衬底的运动与通过施加脉冲电压开始打印之间的延迟的增加，偏置电压的施加和/或衬底的运动对响应时间的影响。线301示出了仅由衬底的运动造成的影响，线302示出了仅由偏置电压的施加造成的影响。可以分别看出，这些因素对打印启动造成很少延迟或没有延迟。
线303示出了衬底的运动与偏置电压的施加相结合的影响。从图2可以看出，随着偏置电压的施加和/或衬底的运动与通过施加脉冲电压开始打印之间的延迟的增加，响应时间的幅度远大于单独的任一因素引起的响应时间。
减少响应时间的已知途径是减小或逆转打印之间的偏置电压。这被认为是有效的，通过反转油墨中颗粒的电泳位移和/或在非打印期间从打印头的尖端撤回油墨弯液面，从而防止在喷射尖端处形成集中的油墨层。
这种途径对于改善响应时间具有显著益处。然而，由于该途径只能在打印图像之前而不是打印期间执行，因此某些情况中可能无法使用或不够有效。例如，由于图像设计，对于需要某些喷射器第一次从图像开始打印很长时间的大图像，在图像开始处偏置电压减小或反转的有益效果可能通过喷射器需要打印的时间而减小或失去。
还已知响应时间取决于油墨的化学性质，并且可以通过例如改变控制颗粒充电和分散稳定性的油墨配方来改善。然而，这种改变会影响油墨性能的其他方面，例如墨滴尺寸和粘度。因此需要与油墨无关的解决方案。
虽然这些方法的组合可能会改善打印启动响应，但在某些情况下，这种方法并不可靠且没有得到充分改善。因此，需要更有效的改善打印启动响应时间的方法。
us2015/0151554a1描述了一种用于通过提供容纳整个印刷系统(包括衬底输送机构)的壳体并将加湿气体引入壳体中来增加打印系统的区域内的含水量的系统。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供了操作静电喷墨打印头的方法，该打印头包括：一个或多个喷射尖端，在使用中从一个或多个喷射尖端喷射油墨，尖端限定尖端区域；打印头壳体，打印头壳体限定腔，尖端位于所述腔中；该方法包括以下步骤：在打印操作期间，使蒸气通入腔中以减少尖端区域中的油墨的蒸发。
有利地，这种操作静电打印头的方法引起打印启动响应的实质性改进，并且在大多数情况下消除打印启动的延迟。在打印操作期间蒸气通入腔中抑制尖端区域的蒸发，这是致使延迟的必要组成。在尖端区域保持恒定状态，并且在尖端区域处的油墨的粘度不会不期望地增加。
另外，喷射尖端所处的腔由打印头本身的壳体限定。有利地，由于腔包括打印头本身的一部分，腔的体积相对较小，这意味着为了填充腔而仅需要产生少量蒸气以抑制尖端区域中的蒸发。如果壳体要容纳整个打印系统，包括衬底输送机构以及打印头本身，如同在us2015/0151554a1中描述的系统那样，由壳体限定的腔的体积将明显更大并且将需要产生相应更大量的蒸气。
打印操作可以包括打印头准备打印的任何时间，即当油墨位于喷射位置处使得油墨能够从喷射位置喷射的任何时间。另外，打印操作可以包括当油墨喷射时的任何时间，和/或当偏置电压施加到打印头时的任何时间。
优选地，方法还包括以下步骤：在清洁操作期间，使冲洗流体通入腔中以清洁一个或多个喷射尖端。
在清洁操作期间通入腔的流体可以被称为冲洗流体或清洁流体。冲洗流体或清洁流体通常包括油墨载体液体(典型地isopartmg)。冲洗流体或清洁流体还可以包括电荷控制剂和/或分散剂。
通入腔内以减少蒸发的蒸气和冲洗流体可以由单独的槽部供应，尽管优选地，蒸气和冲洗流体是从共同槽部供应到腔。
有利地，这减少了实现本方法的清洁和打印操作两者所需的部件的数量，从而简化了打印头的设计并减少了构造成本。
静电喷墨打印头还可以包括通过打印头壳体延伸至腔的至少两个通路，蒸气通过一个通路通入腔，以及冲洗流体通过另一个通路通入腔。然而，优选地，打印头还包括通过打印头壳体延伸至腔的至少一个通路，其中，蒸气和冲洗流体两者经由至少一个通路通入腔。
有利地，这减少了实现本方法的清洁和打印操作两者在打印头壳体中所需的通路数量，从而简化了打印头的设计并减少了构造成本。
蒸气可以自由地流动至腔中，尽管优选地，方法还包括以下步骤：在打印操作期间，使用第一流量控制器控制进入腔的蒸汽的流率。
有利地，控制蒸气的流率确保蒸气的流动足以抵消上面概述的集中效应而不会不利地影响打印头的操作。蒸气流需要足以抵消由移动衬底而产生的进入打印头的气流，但不能太高以至于使油墨喷射偏转。
优选地，方法还包括以下步骤：在打印操作期间，在蒸气通入腔之前向蒸气中加入干燥气体。
干燥气体可以是这样的干燥气体，即没有加入任何形式的蒸气的气体或从其中除去了任何蒸气的气体。例如，干燥气体可以从压缩空气源供应，并因此将大致干燥，任何残留的蒸气可能是水。向蒸气加入干燥气体降低了蒸气的蒸气浓度。
干燥气体可以是蒸气浓度比通入打印头壳体的腔的蒸气的蒸气浓度低的任何气体。
向蒸气中加入干燥气体的效果是降低蒸气的蒸气浓度。
有利地，在蒸气通入腔之前向蒸气中加入干燥气体，通过减少到达腔的总蒸气浓度，减少并且在某些情况下防止在打印头的内表面上发生凝结。凝结的发生会干扰打印头的操作。
优选地，方法还包括以下步骤：在打印操作期间，使用第二流量控制器控制加入至蒸气的干燥气体的流率。
有利地，控制干燥气体的流率确保干燥气体的流动是可控制的，以防止在打印头的内表面上发生凝结，同时确保蒸气的流动仍然足以抵消上面概述的集中效应。
尽管可以使用其他物质，但优选地，蒸气包括扩散或悬浮在载体气体中的液体。
尽管可以使用不同的源，但优选地，载体气体和干燥气体是从共同的源供应的。
优选地，载气包括以下中的一种或多种：空气、干燥的空气和氮气。
优选地，液体包括烃，其中，烃优选地为以下中的至少一种：脂族烃、c1-c20烷烃、支链c1-c20烷烃、己烷、环己烷、异癸烷，异十一烷，异十二烷、异链烷烃、isopartmc以及isopartmg。
优选地，冲洗流体包括烃，其中，烃优选地为以下中的至少一种：脂族烃、c1-c20烷烃、支链c1-c20烷烃、己烷、环己烷、异烷烃，异癸烷，异十一烷，异十二烷、异链烷烃、isopartmc以及isopartmg。
isopartmc和isopartmg是由exxonmobiltm公司生产的异链烷烃流体。
尽管它们可以包括不同的物质，但优选地，冲洗流体和蒸气两者包括相同物质。
优选地，冲洗流体和蒸气两者包括异链烷烃、烃、isopartmc和isopartmg中的一种或多种。
优选地，蒸气基本饱和。
根据本发明的第二方面，提供了静电喷墨打印头组件，其包括：一个或多个喷射尖端，在使用中油墨从一个或多个喷射尖端喷射，一个或多个喷射尖端限定尖端区域；打印头壳体，打印头壳体限定尖端位于其中的腔；以及槽部，配置成向腔供应蒸气和冲洗流体二者。
静电喷墨打印头还可以包括通过打印头壳体延伸至腔的至少两个通路，蒸气通过一个通路通入腔，以及冲洗流体通过另一个通路通入腔。然而，优选地，静电喷墨打印头组件还包括延伸通过打印头壳体至腔的至少一个通路，其中，至少一个通道配置成从槽部向腔输送蒸气和冲洗流体二者。
蒸气可以自由地流动至腔中，尽管优选地，静电喷墨打印头组件还包括第一流量控制器，配置成控制进入腔的蒸气的流率。
根据本发明的第三方面，提供了静电喷墨打印头组件，包括：一个或多个喷射尖端，在使用中油墨从一个或多个喷射尖端喷射，一个或多个喷射尖端限定尖端区域；打印头壳体，打印头壳体限定尖端位于其中的腔；槽部，配置成向腔供应蒸气；以及第一流量控制器，配置成控制蒸气进入腔的流率。
有利地，控制蒸气的流率确保蒸气的流动足以抵消上面概述的集中效应而不会不利地影响打印头的操作。蒸气流需要足以抵消由移动衬底而产生的进入打印头的气流，但不能太高以至于会使油墨喷射偏转。
尽管载体气体和干燥气体可以由不同的源提供，但优选地，静电喷墨打印头组件还包括气体供应部，配置成向槽部供应载体气体以及供应用于加入蒸气的干燥气体。
有利地，这减少了所需的部件的数量，从而简化了打印头的设计并减少了构造成本。另外，向蒸气加入干燥气体减少并且在某些情况下防止在打印头的内表面上发生凝结，所述凝结会干扰打印头的操作。
优选地，静电喷墨打印头组件还包括第二流率控制器，配置成控制加入至蒸气的干燥气体的流率。
有利地，控制干燥气体的流率确保干燥气体的流动可控制，以防止在打印头的内表面上发生凝结，同时确保蒸气的流动仍然足以抵消上面概述的集中效应。
优选地，静电喷墨打印头组件还包括多个打印头，每个打印头包括打印头壳体，每个打印头壳体限定腔，其中，一个或多个喷射尖端位于每个腔中，以及其中，槽部配置成向每个腔供应蒸气和冲洗流体二者。
附图说明
现在将参照附图仅以举例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1a描绘了示例打印头的尖端，示出了在施加偏置电压之前的油墨弯液面位置；
图1b描绘了相同的打印头尖端，示出了施加偏置电压的弯液面位置，并且示出了可能发生的油墨集中机制；
图2是曲线图，其示出了在增加施加偏置电压和/或衬底运动与通过施加脉冲电压而开始打印之间的延迟的情况下偏置电压的施加和衬底的运动对响应时间的影响；
图3是根据本发明的打印头的立体图；
图4是图3所示的打印头的分解图；
图5是打印头内的岐管块的剖面图，所述岐管块将流体引导到打印头的不同部分；
图6是打印头的剖面图，示出了将流体引导到打印头的尖端区域的通道；
图7是图3所示的打印头的喷射区域的详细的剖面图；
图8是图3所示的打印头的喷射区域的三维特写图；
图9是与图3相同的视图，但是指出了流体流动路径；
图10示出了在清洁操作中使用的维护盖的示例；
图11示出了打印头模块外壳体的示例，维护盖与打印头模块外壳体接合；
图12是描述清洁操作的阶段的流程图；
图13示出了在打印操作期间采用以改善响应时间的方法的示意图；
图14是描述打印操作的阶段的流程图；
图15是曲线图，其示出了在结合衬底运动施加偏置电压与开始打印之间的延迟增加的情况下，对于两个不同的油墨温度(22℃和28℃)，当没有ig蒸气供应到打印头腔和当isopartmg蒸气供应到打印头腔时偏置电压的施加结合衬底的运动对响应时间的影响；以及
图16示出了在打印操作期间采用的、用于减少响应时间的方法的改进示意图。
具体实施方式
如图3、图4和图6所示，根据本发明的打印头100的示例包括由流入块101和流出块102组成的两部分主体，在流入块101与流出块102之间定位有棱柱202和中心瓦片201，中心瓦片201具有沿其前部边缘201a形成的喷射器尖端阵列401。在打印头100的前部，中间电极板103安装到基准板104上，基准板104转而安装到打印头100的流入块101和流出块102上。如图6所示，基准板104限定了腔402，在腔402中容纳有喷射尖端410。喷射尖端定位于其中的区域是喷射位置或尖端区域403。这样，基准板104可以被认为是限定了喷射尖端410在其中定位的腔402的打印头壳体104。如图5所示，在基准板104与流入块101和流出块102之间设置有衬垫208。
参考图4、图5、图6、图7和图8，打印头100的主体包括流入块101和流出块102，它们之间夹着棱柱202和中心瓦片201。中心瓦片201具有沿其前部边缘201a的喷射尖端410的阵列，以及沿其后部边缘的电连接部203的阵列。
如图8清楚地所示，每个喷射尖端410设置在竖柱400的端部，油墨弯液面与所述竖柱相互作用(以所属领域公知的方式)。油墨通道404位于竖柱400的任一侧上，油墨通道携带油墨经过喷射竖柱400的两侧。在使用时，油墨的一部分从喷射位置403喷出，以形成例如打印图像的像素。通过施加静电力而从喷射位置403喷出油墨是所属领域的技术人员众所周知的，并且本文中将不进一步描述。
如图7所示，棱柱202包括一连串的狭窄通道411，所述狭窄通道对应于各个喷射位置403中的每个，各个喷射位置403中的每个与沿中心瓦片201的前部表面201a的喷射尖端410中的每个相关联。每个喷射位置403的油墨通道与棱柱202的相应通道流体连通，棱柱202的相应通道转而与形成在流入块101中的入口歧管的前部部分407流体连通(如在图4中所呈现的那样，所述入口歧管形成在流入块101的下侧上，因此在该视图中未示出)。在喷射位置403的另一侧上，油墨通道合并成每喷射位置403单个通道412，并且在中心瓦片201的下侧(如图7中所示)从喷射位置403延伸到它们与形成在流出块102中的出口歧管209的前部部分409流体连通的点。
如图4所示，油墨由打印头100中的油墨供应管220供应到喷射位置403，所述油墨供应管将油墨馈送到流入块101内的入口歧管中。油墨通过入口歧管，并且从入口歧管通过棱柱202的通道411而到达中心瓦片201上的喷射位置403。如图4所示，在使用时未从喷射位置403喷射的多余油墨随后沿着中心瓦片201的油墨通道412流到流出块102中的出口歧管209中。如图4所示，油墨通过油墨返回管221离开出口歧管209并且回到散装油墨供给源。
由入口歧管以精确的压力对连接到各个喷射位置403的棱柱202的通道411供应油墨，以在各个喷射位置403处维持准确受控的喷射特性。由油墨入口歧管供应到棱柱202的每个单独通道411的油墨的压力在打印头100的喷射位置403的阵列的整个宽度上相等。类似地，从中心瓦片201的每个单独通道412返回到出口歧管209的油墨的压力在喷射位置403的阵列的整个宽度上相等并且在出口处被精确地控制，因为入口和出口油墨压力共同确定每个喷射位置403处的油墨的静止压力。
如图4所示，打印头100还设置有上部流体歧管204和下部流体歧管205。上部和下部流体歧管具有相应的入口105a、105b，通过所述入口可以向打印头100供应流体，例如清洗流体、冲洗流体或蒸气(如下文中详细所述)。如图6所示，流入块101和流出块102都设置有流体通路401。流入块101中的通路与上部流体歧管204流体连通，并且流出块102中的那些通路与下部流体歧管205流体连通。如图5所示，流体连接器206将流体歧管204和205连结至相应的流体通路401。
如图6所示，流入块101和流出块102内的流体通路401在流体出口207处结束。通往喷射位置403的路径沿着由v形腔402限定的封闭空间405继续，直到其到达喷射尖端410在腔402内所处于的点处为止，其中v形腔由基准板104和流入块101和流出块102的外表面限定。在此示例中，v形腔的两侧彼此成90度。
图9示出了在清洁操作期间如图6所示的打印头100。从图9中可以看出，箭头a示出了冲洗/清洁流体和/或气体在打印头100的清洁期间所采用的流体路径。在下面描述的操作方法期间，蒸气可以采用该相同的路径以改善响应时间。区域b示出了油墨通过入口和出口歧管以及沿油墨通道411和412所采用的路径。
在正常打印操作期间，存在从入口侧(入口块201)到出口侧(流出块202)的、围绕喷射尖端410的油墨流。在正常打印操作期间，没有清洁/冲洗流体的流动(打印头100中实际上没有清洁/冲洗流体)。
然而，在清洁操作期间，通过将流入和流出压力设定为相等来停止油墨流动，并且冲洗流体通过通路401供应到腔402中以清洁尖端410和中间电极板103。在此操作期间，油墨可保持在打印头中，即打印头保持打印状态，但是由于流动停止，冲洗流体不会被吸入打印头中，因此冲洗流体与油墨的混合最小。在清洁操作期间，气体还可以通过通路401供应到腔402中以干燥尖端410和中间电极板103的清洁/冲洗流体。所使用的气体可以是空气，或者优选地是干燥的空气。
当清洁完成时，重新建立从打印头100的流入侧到流出侧的、围绕喷射尖端410的油墨流。
在清洁操作期间，维护盖，诸如在ep2801480中描述的维护盖，可以被附接到打印头100的表面。
在图10中示出了可以在喷射尖端的清洁期间使用的维护盖的示例。
维护盖800包括打印头接合部分801和接合部分802，在该示例中，所述接合部分802是夹紧接合。打印头接合部分801包括基座部分803和竖柱侧壁804。侧壁804包括线性键槽支座805，其与打印头模块外壳体901上的相应轮廓902(如图11所示)接合。侧壁804可以利用将盖800安装在打印头100上的其他装置替换或与将盖800安装在打印头100上的其他装置一起使用。如果提供了多个打印头并且同一个盖用于同时覆盖多个打印头，则尤其如此。盖800还可以设置有装配手柄814以帮助盖800在打印机中的初始安装(尽管在此之后盖被自动地控制)。
基座部分803包括安装有打印头密封件807的槽部。槽部具有开口808，在使用中，冲洗流体通过中间电极板103中的狭槽从打印头100排到开口808中，开口808限定槽部内的腔。开口808被密封件807围绕。将打印头100放置在槽部上方与密封件807接合，以将维护盖800附接到待清洁打印头100。在密封件807的下方、开口808的相对侧上，设置有可移动喷头809，可移动喷头809安装在一对喷头导向件上。喷头809的功能是通过在其上引导冲洗流体的细密喷射流来清洁中间电极板103的外表面。
冲洗流体也可以称为清洁流体。冲洗流体或清洁流体通常包括油墨载液体(示例是由exxonmobiltm生产的isopartmg)。冲洗流体或清洁流体还可以包括电荷控制剂和/或分散剂。
在操作中，维护盖穿过打印头100的前部插入，并夹紧或以其他方式紧固在中间电极板103的外表面上，形成不透流体的密封。打印头油墨通道在清洁过程期间保持充满油墨，并且清洁动作被局限在打印头100的尖端区域403。在清洁操作期间，盖800收集并排出来自打印头100的冲洗流体，流体优选地被排出到远离并低于打印头100的、流体管理系统中的槽部。
由于盖800与打印头100之间的密封接合，维护盖800的排出动作可以在维护盖800内形成将油墨从打印头100抽出的部分真空。进一步优选的特征是挡板式通风系统，其可以防止这种情况。该系统包括一个或多个(在这种情况下为两个)通气孔813，并且这些通气孔允许在维护盖的内侧与周围大气之间的气压均衡，并且通过结合一系列挡板防止冲洗流体通过通气孔逸出。
在图12中示出了清洁操作的示例，并且描述如下：
1.开始：当要求打印头清洁操作时，通过自动调度或操作员介入停止打印，打印头100远离衬底移动(或根据打印机的类型移动衬底)，并且维护盖800密封到打印头100的表面(步骤1301)。
2.打印头100周围的油墨流(在打印操作期间打印头100的恒定特征，通过打印头100的油墨入口与出口之间的油墨压力差控制)通过在入口和出口端口处以正常操作压力的中点值设定相等的压力而停止(步骤1302)。
3.处于轻微正压下气体经由外部控制阀供应到流体入口105a和105b(步骤1303)。气体通过上部和下部流体岐管204、205，在那里气体经由流体连接器206分配到在打印头100的整个宽度上均匀隔开的八个通路401(四个在上部侧上以及四个在下部侧上)。气体从流体出口207涌出到靠近打印头100的前部的基准板104中的腔402中，并且喷射尖端410和中间电极板103的内表面位于所述腔内。由于中间电极板103中的狭缝对离开打印头100的气体流产生限制，所以腔402中的气体压力稍高于打印头100外部或维护盖800内的气体压力。较高的气体压力不足以迫使油墨向后离开打印头100，而是使其从尖端区域缩回到足以暴露喷射尖端410。所使用的气体可以是空气，或者优选地是干燥的空气。
4.冲洗流体-气体混合物经由外部控制阀控制，以短脉冲周期性地流经流体通路401。典型的时间是：气体2s；冲洗和气体3s；气体2s；冲洗和气体3s；气体2s；冲洗和气体3s；气体2s(步骤1303)。已经发现这些时间提供了有效的清洁，同时最小化了进入油墨通道的冲洗流体的量。冲洗流体从腔402通过中间电极板103的中部开口槽流动到维护盖800中，冲洗流体从维护盖800排出。
5.关闭气体(步骤1304)并且释放维护盖800(步骤1305)，允许擦拭器跨过中间电极板103的外表面被抽出以去除30任何滴液(步骤1306)。盖800重新密封至打印头100(步骤1307)。
6.气体供应再次打开以开始干燥打印头100的内表面(步骤1308)。气体流动通过空间405和腔402并进入维护盖800中，并从维护盖800排出。
7.通过设置打印头100的入口端口与出口端口之间的压力差来重新建立打印头100周围的油墨流。沿正向方向(入口到出口)建立流动30s(步骤1309)，然后通过交换入口和出口处的压力来逆转(步骤1310)，其具有将由清洗过程在油墨通道中捕获的任何气体排出的效果。
8.在这种状态下，再次释放维护盖800(步骤1311)，并且再次擦拭中间电极板的外表面以去除残留的冲洗流体的液滴(步骤1312)，以及将维护盖从打印头100完全地取回。
9.随后进行总共150s的进一步干燥阶段(步骤1313)，120s之后油墨流恢复到正向方向(步骤1314)。然后关闭气体(步骤1315)。
10.控制压力以使得喷射尖端410处的油墨压力正好低于尖端周围的大气压力，使得油墨流被局限在喷射尖端410的每侧的通道404中，并且油墨弯液面牵制到尖端和通道404的边缘。
11.结束
在根据本方法的打印操作期间，为了改善响应时间，流入块101和流出块102内的流体通路401被用于向由基准板104限定的腔402供给蒸气，其中，喷射尖端410位于腔402内，同时存在从入口侧(入口块201)到出口侧(流出块202)的、围绕喷射尖端410的油墨流。
打印操作可以包括当打印头100准备打印时，即当油墨位于喷射位置403处使得油墨能够从喷射位置403喷射时的任何时间。另外，打印操作可以包括当油墨喷射时的任何时间、和/或当偏置电压施加到打印头100时的任何时间和/或当衬底相对于打印头移动时的任何时间。
图13中示出了用于改善响应时间的方法的示意图。
通过使载气通过容纳在具有出口管1104的密封容器1102形式(蒸气发生器)中的一定体积的液体1110起泡来产生蒸气。进入蒸气发生器1102的气体流从浸入式入口管1112涌入液体1110内，在液体1110中产生气泡1114以增加液体-气体界面的表面积。进入蒸气发生器1102的气体流可以来源于压缩气体源并且使用第一流量控制器1106进行控制，该第一流量控制器1106设置成输送受控流速。使用0.5l/min的典型流速，但是这可以根据例如打印头与衬底之间的相对运动的速度或环境温度而变化。第一流量控制器1106可以例如由打印头控制计算机(未示出)控制，以输送取决于操作条件的气体流速。由于容器1102是密封的，所以来自容器1102的蒸气的输出流速大致等于由第一流量控制器1106控制的输入流速。
虽然第一流量控制器1106在图13和图16中被绘制成设置在气体源与蒸气发生器1102之间，但其可以位于沿气体源与打印头100之间的流体连接的任何位置。
例如，第一流量控制器1106可以沿蒸气发生器1102与打印头100之间的出口管1104设置。
可选地，在第一流量控制器1106沿蒸气发生器1102与打印头100之间的出口管1104设置的情况下，可以在气体源与蒸气发生器1102之间(即图13和图16中示出第一流量控制器1106的位置)增加压力调节器，以防止容器1102中的压力的积聚。
将理解的是，无论将第一流量控制器1106置于沿气体源与打印头100之间的流体连接的何处，第一流量控制器1106将具有控制蒸气至打印头100的腔402的流速的相同效果。
阀1108可以用于打开或关闭进入蒸气发生器的气体流，从而打开或关闭从蒸气发生器流出的蒸气流。阀1108可以例如由打印头控制计算机(未示出)控制，以在打印操作开始时打开并且在打印操作结束时再次关闭。
由该装置产生的isopartmg蒸气的饱和度水平可以通过测量容器1102中的液体isopartmg的质量损失速率作为进入容器1102的气体流速的函数来确定。已经发现，在每分钟0.2至10升气体(空气)的测量范围内是线性的，浓度为约16mg/l。在此范围内蒸气浓度不取决于气体流速的事实与在此范围内所有气体流速的蒸气都饱和相一致。
这样做的优点诸多，包括：饱和蒸气的组成是稳定的；没有必要监测使用中的蒸气组成，简化了装置；完全饱和的蒸气将完全防止液体表面处的蒸发，因此是用于打印头的最有效的蒸气组合物；可以可变地控制蒸气到打印头的流速而不影响蒸气的组成；可以为每个蒸气发生器供应相同流速的可变数量的打印头，而不影响蒸气的组成。
可以使用具有局部调节压力的清洁压缩气体源来实现受控气体流(例如在可能安装静电喷墨打印机的实验室、工厂和其他工业设施中很常见)，接着是流量调节器，其是流量控制器1106。
这些通常将可调流量限制阀与流速指示器组合在一起，使得能够设定所需的流率。
蒸气通过出口管1104从容器1102的头部空间1116收集并且被引导通过流体通路401，并且还用于在清洁操作期间将清洁流体和干燥气体引入到打印头100；以及
蒸气流动通过打印头100的腔402，穿过喷射器尖端区域403并最终通过中间电极板103中的狭槽404离开打印头100。
尽管蒸气穿过与冲洗流体和干燥气体相同的流体通路401，但将理解的是，可以在打印头100的主体中设置适于将蒸气输送到打印头100的腔402的单独的一个或多个专用通路。
合适的蒸气包括但不限于由以下液体产生的蒸气：
1.由exxonmobiltm供应的isopartmg；
2.由exxonmobiltm供应的isopartmc；
3.由exxonmobiltm供应的isopartm的任何其他等级(即e、h、j、k、l或m)；
4.油墨的载流体；
5.冲洗流体；
6.(1)或(2)的替代异链烷烃液体，由c1-c20范围内的一系列烷烃链长度组成；
7.任何其他烃液体；以及
8.抑制油墨蒸发的任何其他蒸气。
isopartmc被定义为沸点在95-110℃范围内并且密度在0.68至0.72g/ml范围内的异链烷烃流体。
isopartmg被定义为沸点在155-180℃范围内并且密度在0.73至0.76g/ml范围内的异链烷烃流体。
更一般地，沸点在95-220℃范围内且密度在0.68至0.79g/ml范围内的异链烷烃流体，例如由exxonmobiltm公司生产的各种等级isopartm，适合用作用于产生蒸气的适当液体。
来自该范围的流体除了适合用作生成蒸气的液体，还适于用作冲洗流体和/或用作油墨的载液体(下面描述)。
用于蒸气的适当载气包括但不限于：
1.空气，通常是环境空气；
2.干燥的空气；以及
3.氮气。
与空气中的蒸发速率相比，某些气体(例如氦气)还已知降低液体的蒸发速率，并且因此可以单独或与蒸气组合而有利地用于本发明。
图13和图16中所示的容器1102可用于将蒸气供应到打印头100内和/或多个打印头100内的多个腔402。例如，容器1102可配置成将蒸气和冲洗流体二者供应到多个打印头100的每个腔，每个打印头100包括打印头壳体104，每个打印头壳体104限定腔402，其中，一个或多个喷射尖端410位于每个腔402中。容器1102可以位于远离一个或多个打印头100的位置。在存在多个打印头100的情况下，多个打印头100中的每个可以远离彼此定位。
图14中示出了实施用于改善响应时间的方法的示例打印操作，描述如下：
1.开始：将头部维护盖800(如果安装)从打印头100取出，并使油墨围绕打印头100流动，以准备打印操作。控制打印头100的入口和出口处的油墨压力，使得喷射尖端410处的油墨压力正好低于喷射尖端410周围大气的压力，使得油墨流动被局限在喷射尖端410的每侧的通道404中并且油墨弯液面牵制到喷射尖端410和通道404的边缘。
2.以受控的流速将蒸气从容有液体的密封容器1102(气体通过密封容器1102起泡以产生蒸气)供应到流体入口105a和105b(步骤1501和步骤1502)。
3.蒸气通过上部和下部流体岐管204、205，在此处气体经由流体连接器206分配到在打印头100的整个宽度上均匀隔开的通路401。蒸气从流体出口207穿过进入到由靠近打印头100的前部的基准板104限定的腔402，并且喷射尖端410和中间电极板103的内表面位于所述腔内。
4.在打印操作的持续时间内，蒸气可以穿入腔402。替代地，无论打印头100是否打印，蒸气可以在任何时间穿过。蒸气还可以间歇地穿过。
5.取决于打印机的类型，通过打印头或衬底的运动，衬底相对于打印头以受控的速度运动(步骤1503)。
6.打开打印头100的偏置电压(步骤1504)。这在喷射尖端410处产生电场，从而移动油墨弯液面向前以覆盖喷射尖端410，但该电场强度不足以喷射油墨。
7.通过施加脉冲电压使油墨从打印头100选择性地喷射，该脉冲电压加上偏置电压产生足够强度的电场，以在油墨弯液面上产生足够大的力以克服油墨在弯液面处的表面张力(步骤1505)。根据待打印的图像的像素数据生成电压脉冲，并且油墨喷射的组合模式在衬底上再现图像。
8.当图像的打印完成时，关闭偏置电压(步骤1506)，停止衬底运动(步骤1507)，并且关闭蒸气流(步骤1508)。
9.结束
在这个示例场景中，在衬底运动之前以及在设置偏置电压之前建立蒸气的流动。这确保了打印头环境被设定为当衬底运动和偏置电压被激活时蒸发效应就会减小的状态。其他顺序也可以使用。
油墨的描述
适用于本文描述的静电打印头中的油墨包括以下组分中的一个或多个：
载体液体；
显著不溶于载体液体的颜料；
可溶于载体液体的分散剂；
增效剂；以及
颗粒充电剂。
如本文所用，颜料是改变由于选择性颜色吸收(包括完全吸收(黑色)和无吸收(白色))而反射的光的颜色的材料。适用于本发明的颜料显著不溶于载体液体。适用于本发明的颜料的示例是：pb15：3(蓝绿色)；pr57：1(品红色)；和py12(黄色)。
分散剂通常是例如聚合物、低聚物或表面活性剂的材料，其以相对较小的量(少于颜料的量)加入到油墨组合物以改善颜料颗粒在载体流体中的分散性。分散剂显著溶于载体液体中。优选地，分散剂是低聚物或聚合物。分散剂的示例包括由lubrizol制造的solsperses17000和colorburst2155。
增效剂是一种促进分散剂与颜料相互作用的化学制品。其通常是部分颜料和部分分散剂，因此对颜料和分散剂具有高亲和力。增效剂的示例是由lubrizoltm制造的solspersetm22000。
用于本发明油墨组合物中的载体液体优选为具有高电阻率的液体。优选地，电阻率为至少109ohm.cm.。其通常是有机的。优选地，其是脂族烃，例如c1-c20烷烃。更优选地，它是支链c1-c20烷烃。这样的液体包括isopartmg、己烷、环己烷和异癸烷。
载体液体从油墨表面的净蒸发速率(分子从液体表面逃逸的速率减去分子吸收回液体表面的速率)取决于油墨表面上方大气中载体液体的蒸气量。当蒸气饱和时，净蒸发率将为零。在饱和度以下，蒸发减少但不能消除。
据认为，油墨载体液体的蒸气的存在减少了载体液体的蒸发，这是导致延迟打印启动的必要组分，并且油墨载体液体的饱和蒸气的存在完全抑制了载体液体的蒸发。由此，油墨在喷射器尖端410处的状态被保持，并且油墨在喷射器尖端410处的粘度不会不期望地增加。因此，当施加脉冲电压时，油墨可以容易地喷射。
在示例中，在打印头中使用包含isopartmg载体液体的油墨。isopartmg是由exxonmobiltm制造的异链烷烃液体。当流过喷射器尖端410的气体由isopartmg预饱和时，防止了载体流体从喷射器尖端410蒸发。
蒸气的有益效果通过代替通过维护通道401和腔402的干燥空气(绕过蒸气发生器)来验证。这导致了打印启动响应时间的大幅增加。
通过控制打印头100内的喷射器尖端410的局部环境条件，在喷射器尖端410周围的气体中存在isopartmg蒸气显然对打印启动响应具有非常显著的益处。
载体液体从油墨表面的净蒸发速率还取决于油墨表面处的大气中其他气体或蒸气的存在。例如，在大气中加载一种类型蒸气会降低大气容纳第二液体的蒸气的能力，并因此降低第二液体的净蒸发速率。
实验表明，某些蒸气的引入显著地改善了响应时间，并且在大多数情况下消除了延迟，即打印立即启动而没有延迟。例如，当使用isopartmg载体液体的油墨时，饱和isopartmc蒸气大气的引入也消除了打印启动的延迟。
已经发现打印启动响应时间取决于温度。图15示出了增加结合衬底运动施加偏置电压与通过施加脉冲电压启动打印操作之间的延迟对打印响应时间的影响。当没有向腔402供应isopartmg蒸气时以及当向腔402供应isopartmg蒸气时，示出了两种不同油墨温度(22℃和28℃)的数据。
如先前图3中所示，在没有将isopartmg蒸气引入到腔402的情况下，观察到响应时间随着结合衬底运动施加偏置电压与施加脉冲电压之间的延迟时间而增加。图15示出了在较高温度下响应时间也增加。这被认为是由于载体流体在较高温度下的较快蒸发而引起的。
，除了isopartmg蒸气被引入到打印头100的内部腔402，在相同的条件下，发现到打印启动的延迟被消除。已发现这在22℃和28℃测试的两种油墨温度下均有效。
众所周知，气体中的液体蒸气的饱和度取决于气体的温度。在较高的温度下，气体可以容纳更多的蒸气。被冷却的饱和蒸气变得超饱和，并将倾向于冷凝或凝结蒸气，直到达到该较冷温度的饱和水平。因此，如果蒸气发生器1102处于比打印头100更高的温度，则离开蒸气发生器1102的饱和蒸气可能在打印头100处变得超饱和并且可能导致在打印头的内表面上的凝结。如果允许累积，这可能会干扰打印头的操作。因此，打印头的温度最好不低于蒸气发生器的温度。然而，在静电喷墨打印机的实际实施中，以这种方式控制相应的温度是不可能或不方便的，蒸气发生装置的适配(如图16所示)可用于产生亚饱和蒸气。
在图16的装置中，第二气体通路经由第二流量控制器1118将气体供应连结到密封容器1102的输出管线。这允许将干燥气体流加入离开密封容器1102的饱和蒸气流并与其混合以降低蒸气浓度。因此，浓度可以通过饱和蒸气和干燥气体的相对流量设置设定为饱和浓度的比例，并且打印头的总流量是两个流量设置的总和。
当蒸气发生器和干燥气体混合系统产生的较温饱和蒸气进入较冷的打印头腔时，较温饱和蒸气随后处于正确的饱和水平。使用相同比例的饱和isopartmg蒸气和干燥气体，这种方法可用于消除任何打印启动延迟，而不会导致在比蒸气发生器低约5℃的温度下在打印头操作中发生凝结。
干燥气体可以是这样的干燥气体，即没有有意地加入任何形式的蒸气的气体或从其中除去了任何蒸气的气体。例如，干燥气体可以从压缩空气源供应，并因此将大致干燥，任何残留的蒸气可能是水。向蒸气添加干燥气体降低了蒸气的蒸气浓度。
干燥气体可以是蒸气浓度低于穿入打印头100的腔402的蒸气的蒸气浓度的任何气体。
向蒸气中添加干燥气体的作用是降低蒸气的蒸气浓度。
第二流量控制器1118可以例如由打印头控制计算机(未示出)控制，以输送取决于操作条件的气体流率。
在图16的装置中，待加入到饱和蒸气流中的干燥气体流(例如，干燥空气或其它干燥气体)由向蒸气发生器1102提供载体气体流的相同源提供，其可以是压缩气体源。在替代的实施方式中，待加入到饱和蒸气流中的气体流的源可以是不同的源。例如，可以提供单独的气体源，例如单独的压缩气体源。
如上所述，在静电打印头系统中通常使用清洁/冲洗流体进行自动打印头清洁，自动打印头清洁基于与油墨载体液体相同的液体。这是因为清洁操作可以将少量冲洗流体置入油墨中，因此冲洗流体包括相同的载体液体有利于保持油墨的正确组分。
使用油墨载体液体作为冲洗流体的主要成分为产生用于抑制蒸发的蒸气提供了额外的益处。在这种情况下，可以使用相同的清洗/冲洗流体作为蒸气源。
因此，基于清洁/冲洗流体的蒸气系统的集成可能不需要额外的流体容器或不同的耗材供应。换句话说，清洁/冲洗流体和液体蒸气可以从相同的槽部供应到打印头100。例如，如图13和图16所示，可以以上述方式从容器1102中的头部空间1116收集蒸气，并且可以通过提供另外的出口管(未示出)来收集液体，所述出口管配置成收集液体形式的清洁/冲洗流体并将其输送至流体通路401。替代地，图13和图16中示出的出口管1104可以移动，使得其端部设置在清洁/冲洗流体内并且使得其将清洁/冲洗流体输送至流体通路401。
在示例中，isopartmg被用作油墨载体液体、清洁/冲洗流体和抑制蒸发的蒸气的基础。然而，本发明不限于使用isopartmg蒸气。已经证明isopartmc蒸气在减少响应时间方面具有相同的有益效果，并且某些其他蒸气也具有相同的效果。这些可包括由exxonmobiltm公司生产的其他isopartm等级或其他碳氢化合物。
空气被用作蒸气的载体气体的示例。然而，本发明不限于使用空气，并且诸如氮气的某些其他气体可以用作载体气体。
本文中的流程图和过程不应被理解为规定执行其中描绘和描述的方法步骤的固定顺序。相反，方法步骤可以以可行的任何顺序执行。尽管已经结合具体的示例性实施方式描述了本发明，但应该理解的是，在不背离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的实施方式做出对本领域技术人员来说显而易见的各种改变、替换和替代。