专利名称：导电液体的喷射控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电液体的喷射控制系统。这种系统尤其用在使用连续射流方法的喷墨打印头中。
在用于喷墨打印机中的对具有一个或多个连续射流的液体喷射进行控制的装置中，每束导电液体的射流都分散成液滴。所有的液滴都带电，其后的轨道被一个电场偏转，根据再现的信息，偏移每个液滴，或射向墨回收处，或射向应该涂墨的载体。
在连续射流打印机中，在喷嘴的上游对墨加压，在喷墨出口处，便有连续射流射出。这个连续的射流由液体喷射控制系统用多个具有不同功能的机构处理。首先，射流经分离信号所控制的一个机构分离成液滴，同时，由连续射流所分散成的液滴在液体和起电电极间的电场的作用下带电。然后液滴通过由两个电极或两个偏转板之间生成的偏转电场，以便在其间按照这个电场的值偏转。墨滴在离开液体喷射控制系统时，或为供墨墨路所回收，或沉积在承载物上。
在实际中，用于打印机中的液体喷射控制系统有一定数量的弊端。它需要很大数量且要准确定位的零件。这些零件都很复杂，且需要用称之为安全距离的距离隔开和/或用绝缘层和用空的间隙或绝缘间隔隔开，以保证各功能的分开。这样，毫无必要地加长了墨滴的通道。实现每种功能的零件构成了不连续的表面，这产生在内部空间的电场的局部升高，使放电增强。另外，在清除打印头内的存留的东西时，这些表面都难于清洗。由于实现每种功能的各个部件都由一些绝缘物来支承，其绝缘表面可以用不同的方式带电，于是液体就受到寄生电场的作用，这便导致墨滴的随机偏转。使用这样的控制系统，使用的电压要达到10KV。
在现有技术情况下，经常在具有大气压力的空间中进行墨滴的偏转，由于墨滴是预先起电的，墨滴受到的力和它们所带的电荷成正比，并和电场成正比。所述的电场是用两块接近于墨滴轨道的导电板间具有一个电势差来得到的。在文献GB-A-2 249 995中提出给所述偏转板之一涂上一电介质涂层，以避免意外静电放电，和/或能适应于墨液所经过的自由空间中的电势。根据文献US-A-4 845 512，述及的介质涂层可以具有一个永久的电极(带电体)，以生成电势或电势的一部分。这可以在没有任何导电连接的情况下进行。在这种环境中，液体的喷射和承受足够强的电场作用的气体的出现都在自由空间中产生运动的物质颗粒和电荷，喷射和电力就将这些自由的成分(颗粒和电荷)引向射流周围的壁。特别是这些成分粘在电场作用下的绝缘体的自由表面上，并被相反的电荷吸引。这就抵消了带电体的电荷或预置绝缘体外层的电极，结果是自由空间内的有用电场随着电介质中的电场的增强而逐渐减弱，偏转的有效性便随着自由空间中的电场的减弱而减弱。
文献WO 94/168 96提出使用导电的塑料来制造喷射导电液体的控制系统。这可以降低价格和附件数量，如绝缘套，还可以简化电缆。导电塑料还可以起电。这种塑料可以是聚乙炔，这是一种本征导电的聚合物。最好是塑料树脂，如尼龙_、聚酯、涂镍的含有缩醛的导电纤维(碳、不锈钢)。纤维树脂的不均匀性增加了面积，特别是增加了铸造的面积。因纤维在塑料树脂的绝缘部分主要是在表面，静电就在那里堆积。因此，所需要的导电效应在表面上就减少，这就出现了偏转的漂移。这在文献US-A-4 845 512和文献GB-A-2 249 995中都有描述。为了改善表面的均匀性，可以对有关部件的功能性表面进行机加工，但这便增加了它们的造价。
还有，在墨配方中使用挥发性液体会导致凝结，随着打印机内部的换气、不同环境气体的分张力以及温度梯度，在接近喷墨束的部件上就逐渐盖上液体，这在偏转电极的壁上产生导电现象，并使射流和电极间的间隙变小，于是就在使用喷射控制系统的过程中产生墨滴偏转的漂移。
为了克服这个问题，在文献US-A-5 001 497中提出使用电阻的方法加热有关的偏转电极，来蒸发上面沉积的液体。在文献GB-A-2 249995中已对使用这样的电阻提出了批评，因为这种电阻产生热量，也因为这种电阻的运行需要一定的电流。
在这些喷墨打印头中的一种有害的现象是来自飞行的墨滴间的可能的相互作用。一个好的喷射控制系统应该具有一个短的墨滴通道，来减轻这一现象。
一些制造商选择不用介电材料来覆盖偏转导电板。为了避免偶然的静电放电，在偏转板的供电电路中安放电阻，以减少电路中的放电电流。在打印机的运行中，可以突然出现多种类型的放电。
第一种类型的放电是在两个安全抛光的板间加上电压的情况下出现的。这时的电场在任何地方都相同，由撞击而产生电离的平均条件是均匀的。在给定时刻的热作用便使电流突然升高，如果电路中没有电阻的话，从几乎为零升到非常大的值。用电容器储能形式所储存的电能便在一个很短的瞬间几乎全部用尽，而这种储能形式决定放电瞬间的电磁形式。单位体积耗散功率非常大，且集中在非常小的局部。用大约3米长的高压供电电缆与金属片连接的情况下，储存的能量可超过1mJ。
在另一些情况下，特别在电场足够高的一些特殊地方(导体的尖端、绝缘破损处、处于外面的物体)便生成了离子源或电子源，构成了特殊的电荷流失。这些源的流量的调整或多或少地要借助于建立的空间电荷。首先得到很好地遵照朗格缪尔定理的稳定电流，然后出现电流的起伏，保持有限的电流。第二种情况是由偏转电场的变化所引起的放电，以及墨滴电荷变化所引起的放电。这使得喷墨打印机的准确性降低。
为了解决和第一种类型放电有关的问题，已知的办法是设置保护电阻，这也是部分为了人身和设备的安全(电极涂层是为了防止长期使用时的电腐蚀)，以便消除火灾的危险。这些电阻的定位应该是为了将储存的电能区室化。特别是必须将存储在危险部位的能量减少，例如，在偏转空间的能量，通常在这个空间存储的能量约为20μJ。
本发明的第一个目的在于减少液体喷射控制系统的机械和电气零件的数量。
本发明的第二个目的在于消除液体喷射控制系统的内表面的不连续性。
本发明的第三个目的在于缩短在液体喷射控制系统内相互作用的墨滴间的通道。
本发明的第四个目的是将液体喷射的控制系统所需的电子线路集成于同一个构件中。
要达到这些目的，本发明涉及一个导电液体的喷射控制系统。液体是用至少一个喷嘴在压力下成射流的形式喷射的。述及的系统具有将液体束分离成液滴的装置，使述及的液滴带电的装置，以及对述及的带电液滴施加偏转电场的装置。其中具有-两个部件，每个部件都有一个连续的表面，两个连续表面相对放置，并在它们之间形成一个间隙，述及的喷嘴在这个间隙中发射受压的射流。述及的部件包含着能在述及的连续表面之间建立连续的电势的装置，以能获得述及的液滴电荷，并得到述及的偏转电场。
-述及的电势的电子控制装置和对流过述及的连续表面的电流强度的电子控制装置。
有利的是，述及的第一个部件的连续表面是导电的，且有与述及的电势之一有电连接的装置；述及的第二部件的连续面是由一个绝缘的底座的一个表面构成的，这个面上装有导体通道和一个电阻覆盖层。述及的导体通道具有和从述及的电势中的一些选定的电势相连的装置。而述及的电阻覆盖层的每平方毫米的电阻为5MΩ到100MΩ之间，连续分布在述及的表面上。
第一个部件的连续表面同样可以覆盖一层连续的电阻覆盖层。
第一个部件和第二个部件同样都有能将液体射流分成液滴的装置和使射流偏斜的装置。这些装置能将一电场作用在述及的射流上，其中可以包含有电阻式装置和电容式装置。在这种情况下，述及的电阻式装置是由部分电阻式覆盖层方便地构成的，最好这一电阻式覆盖层在某些地方是断开的，以增加分离束流的有效性。述及的电容式装置可以包括述及的覆盖层，这覆盖层是用一绝缘层支承的，这个绝缘层用作介电层，是以一导电装置为基层，这些导电装置又是用述及的绝缘底座支承的。
阅读后面作为非限制性的例子参照附图的描述，将看到本发明的其它细节和特性，进一步弄懂本发明。述及的附图是-
图1是根据本发明的墨液喷射控制系统的机械部分的纵视图；-图2是图1中沿II-II平面的视图；-图3是图1所示的机械部分的放大了的详细视图；-图4为一示意图，示出在根据现有技术的喷墨装置中电势沿表面的变化；-图5为一示意图，示出在根据本发明的喷墨装置中，电势沿表面的变化；-图6和图7是喷墨的动态激励的两种控制方式的示意图。
作为例子，后面描述的是用于连续喷墨打印头的喷墨控制系统。墨是用一个或多个射流喷射的，将射流分离成墨滴。然后带电墨滴为电场所偏转，或到达墨的循环和回收回路中，或到达墨应该沉积的承载物上。
如图1所示，装在墨盒1内的墨3在压力的作用下经喷嘴2喷出。由喷嘴2喷射的墨的射流4射入由两个部件6和8的连续表面所决定的缝隙5中，这两个连续表面处在相对位置。可有多束射流，例如4束射流，由多个喷嘴发射到这两个连续表面之间，如图2所示。
部件6具有一个平面的绝缘底座60，例如为氧化铝，其朝向缝隙5的面上支承着导电通道62-66和一个电阻式覆盖层67。各导电通道62-66分别与具有电压发生器32-36的电阻式覆盖层67连接，述及的电压发生器分别提供控制电势U2到U6。底座60的其它面同样可以支承导电通道例如71、72、73，电阻式覆盖层例如电阻式覆盖层74，介质覆盖层76，以及一些电学组件或电子组件，例如组件75(见图2)。
置于底座60上的所有的电气组件或电子组件可以是集成的模拟或逻辑电路、半导体或二极管、电容器或变压器。能够实现升高电压、测量电流和电压、生成将喷墨射流分离成墨滴和带电所需的信号(如果需要的话)、生成供电电压。
底座60的两个主表面之间的连接可以是用金属化的孔，如金属化的孔77，它可以是构成绝缘体的固体部件的一部分。这个固定部件通常是用作电子组件的底座。这些组件实现液体喷射电极的输入控制界面的功能。
在所描述的例子中，部件8具有一个连续的底座81，例如是氧化铝的、或是用别的绝缘材料制成的，上面覆盖有一层连续的电阻式覆盖层82。电压发生器31能为连续电阻式覆盖层82提供一个电压V1。部件8还可以简单地由一个金属或别的导电材料构成，提供一个连续的面。电压发生器便直接连在这个部件的材料上。
用于本发明的喷射控制系统中的喷墨束4具有一个电势Ujet，为说明简单起见，将这个电势Ujet看做是参考电势。这个墨束可以按照时间受到预定的动态扰动，导致在一段时间后分成墨滴，例如用一个装在墨盒1内的一个振荡器来扰动，相反地，也可以在出来喷嘴时进行动态扰动，在后一种情况下，用根据本发明的喷射控制系统实现液滴的分离。
现在结合图3对用本发明的射流控制系统将射流分离成墨滴的方法进行描述。绝缘底座60在其接近喷墨喷嘴的部分支承着三个电极11、12和13，相继沿墨束的方向放置，电极上面覆盖着绝缘层15。导电通道62(还可以参见图1)置于绝缘层15的上面，以将电极11和12包住。电阻式覆盖层67同时将导电通道62和绝缘层15盖住。述及的电阻式覆盖层67在三个有规则地分开的小段上不连续(即断开)，这三小段对应于导电通道62的入口部分(射流入口)，这是为了避免初始信号U2在覆盖层67上沿与射流相反的方向传播。
电极11、12、13上带有电势Ujet，电极81上带有电势U1，而导电通道62上带有电势U2，喷墨头4在入口处受到由电势U1和U2所产生的两个吸引力。这两个力的方向相反，其差造成了入射射流的偏斜，射流是不变的和/或是动态的，如果电势U2变化的话。这就给射流一个动态扰动，随着时间便导致了后面将射流分离成墨滴。向前进入液体喷射控制系统的射流的偏斜和扰动被放大。由于在电阻式覆盖层67上建立起电势U2，由U2所产生的力逐渐变化，并为由作用导电通道63和64上的信号U3和U4所生成的力所代替。如后面看到的，由于有绝缘层15，电势U2的动态扰动就随着时间很快地衰减。首先由电势U2产生静态偏斜，随后逐渐按照电势U3加强。由电势U1所生成的力主要随射流和电势U1的位置间的距离的改变而变化。
由分离信号所产生的动态扰动在表面张力的作用下在某些地方缩小了射流的直径，这种变化直到直径为零，这就是将射流分离或断裂的点。这时是对由此而构成的墨滴的电荷随着电势U3、U4和U1标度的时刻，电势U3、U4和U1和液体与这些电势间距离有关。在这里所描述的例子中，电势U3和U4相等，表示电荷控制信号。这在一定程度上使得墨滴所带电荷独立于分离的地点。
述及的射流或墨滴自从进入系统以后，通常在环境电势和墨滴或射流的电荷所生成的力的作用下偏转，然后带电墨滴向强偏转场所在的空间移动，且其偏转随时间变化为一常数。避开电势U3和U4对电荷控制的影响，电阻式覆盖层67的电势和U1之间的自由空间是随着要确定的打印机的需要而增大的。实际上这意味着液滴不是以稳定的方式向系统的内表面靠近。述及的覆盖层67所带的电势是预先确定的，以保证在运行中不放电，不产生墨滴粘附的危险。这样，由分离信号所产生的墨滴在根据本发明的系统的出口处所具有的轨道是由电势U3和U4所产生的起电信号和由电势U2所产生的偏转信号来操控。
用于本发明的喷墨控制系统中的静电势差是由本领域技术人员所公知的电路来得到的。作为说明，可以用一半导体振荡变流器确定升压变压器的初级的低压电势，升压变压器具有多个次级。接在变压器次级上的二极管提供相同幅度的正负检波电压，这就能够得到两个放大器的供电电压，这两个放大器提供电势U2、U3和U4。电势U1是由模拟方式得到的。电势U5和U6可以用由二极管和电容器所构成的倍加单元来得到，倍加单元可以得到变压器的次级上所出现的峰-峰电压的倍数。
为了控制系统的准确性和验证系统的运行，装入一个控制机构。这个机构接收到对在偏转X处的电压单元测量所得的电压值，这样用测量值来修正供给设备的低压，或是振荡变流器的节律，或是为了得到电势U3、U4或U2而发送的信息。这便能得到不随用于获得电压的电路变化而变化的偏转X。
由于在根据本发明的系统中的相当于已知技术中的偏转板部分使用电阻式覆盖层，便不再可能在这部分存储电能，和发生突然放电。在已知技术的某些装置中所使用的保护电阻都可去掉。就上面使用的控制精度的装置而言，在本发明的系统中使用电阻式覆盖层和寄生电流的存在不会改变墨滴的偏转。
在本发明中，在射流的入口到墨滴的出口间使用不同浓度的空气。电场在尽可能小距离上增强。这是已知的，并用帕邢曲线示出。帕邢曲线确定了在加压气体中分开一定距离的两个导体板间给出不可控制的电离的电压。这再结合带电墨滴的实际偏转便能提供所要生成的表面特定的曲率。自由间隙的减小便产生了控制电压幅值的实际减小和较高的偏转率。本发明能使所用电压从传统观念上的8000V下降到2300V。
与小距离相关的另一优点是来自“历史电荷”的减少。历史电荷来自已经带电的墨滴对离开射流的墨滴所获得的电荷的影响。历史电荷的值可以用电荷传递公式中的系数a来给出q(n)＝-Ce[V(n)-a·V(n-1)-…]q(n)墨滴的电荷序列，Ce起电电极和墨滴间的电容，V(n)墨滴电荷的电压序列。
如在上式所表明的，可以将电荷用起电电极的当时电压和构成以前的电荷的电压来表示。a的值主要由两个飞行墨滴间的电容比来给出，而Ce在这里是墨滴和电极之间的距离，很小。Ce增加则a减小，墨滴上电荷的形成对这种现象的敏感性就减小。
当起动打印机时，即使非常满意，在喷射系统内部有小的墨液的沉积是不可避免的，如果偶然地墨液掉在电阻式覆盖层上，或到那些特殊的地方，或两个表面导体间的绝缘处，则打印机的不良运行的危险就更为严重。
在现有技术中，如图4所示，一个墨迹就导致出现扰动电流的通过。将电势U的图象分别和电极22、23、24的整体比较，电极22、23、24分别带有电势U22、U23、U24，并用小的绝缘块25和26隔开。小绝缘块25的表面27很容易被寄生电荷污染。如果墨迹28产生在电极23和24之间，则干扰电流i就在小绝缘块26上面的墨迹中流过，便得到所示的电压图象，电压对应于强电场变化，特别是对于小的绝缘块25。电势和电流都改变了，且测量值使控制机构报警。按照预先确定的标准，该系统便可以决定修改控制或定期关闭振荡变流器。然后可以等待墨干燥(取决于墨的类型)、和等待寄生墨迹的电阻改变，然后再使振荡变流器重新运行，以重新测量干扰。
根据本发明，油墨只能到达绝缘块的自由表面的很小一部分。这一点在图5中示出。图5也是基于本发明的原理使用绝缘底座60支承导电通道62、63和64，以及连续的电阻式覆盖层67。导电通道62、63和64分别带有电势U2、U3和U4。出现在导电通道63和64间的墨迹18在通道63和64间产生一个小的干扰电流i。电阻式覆盖层67能够确定并减小绝缘块上的电场。这样就使电极间的电势下降。与此有关的电势图象明确地示出表面电场在各导电通道之间是很弱的。
述及的绝缘不能接近自由的空间静电场，电荷在表面的流动而没有干扰液体偏转的时间。
这种原理能够用来决定由各导电通道所加的电势间的连续表面的电势，如在图5中所看到的那样。一个小的墨迹所产生的扰动电流也小，如果足够小的，则不会降低打印的准确性，或对控制机构发出报警。
在绝缘底座60上，特别是在电极81上的电阻式覆盖层可以具有每平方毫米5MΩ到100MΩ的电阻。
喷墨打印机所使用的墨中有挥发性的液体，它会产生凝结，特别是在接近墨束的表面产生凝结。在现有技术的打印机中，由于内部换气，不同气体的表面张力、温度梯度，逐渐地在接近墨束的表面盖上一层液体，就导致壁的导电，于是就表现出液滴偏转的漂移。
在本发明的情况下，有必要限定每平方毫米电阻式覆盖层电阻的数值范围。使用这样的覆盖层就能很方便地得到想要得到的表面的电势，并能局部地加热这一表面。这样，就能使用用来控制墨液运动的电势差来适度地加热接近墨束的表面。可以确定将面对墨束的表面升高大约1度所需的耗散功率。可以首先确定每平方毫米的电阻，以便检测在寄生墨迹时和电干扰的大小相关的不良运行。还可以安置由电阻式覆盖层及邻近的电气组件所生成的热耗散通道。
根据本发明的方法，在射流入口到墨滴出口使用一个各功能共用的连续表面就能缩小甚至消除因为使用的曲率半径太小所产生的电场的局部升高，这就可以将影响运行的放电限制在很低的水平，增加偏转的有效性。还可以消除由上面所说的朗格缪尔定理所引起的第二种类型的有规则的放电。在根据本发明的系统中，分离、起电、偏转各功能的电势都是在一个连续表面上连续生成的，以便控制各种功能间的界面处的表面电场。
沿偏转轴的尺寸从射流入口开始只有几个射流直径的大小。电场的限制由于使用尺寸的小型化而扩大。本发明中使用的电场大于在传统的打印机中使用的电场值1.5Mv/m，可以达到6Mv/m。限制因子来自与表面压力相反的电压所造成的液体表面的不平衡。对于同样希望的偏转结果，液体需要通过的有效距离可以缩短。
如前所述，可以使用更小的电压。因此，三个功能之间的电压都减小，而且，在各功能之间形成所需要的距离或“安全距离”亦减小。
由于墨滴通过的总距离大为减少，液滴飞行的时间也减小，由相互作用力所产生的脉冲也同样减小。
墨束周围的电势从喷墨嘴开始依次列出(见图1和图3)。
-Ujet、U1、U2、U3和U4控制射流轨迹和液滴电荷的主要为可变的低的电势。
-U5和U6对墨滴初始轨迹进行放大的、主要为常量的高的电势。
从这些电势出发，可以说明控制电势的各种方法及其结果。假定发射的喷墨距电势U1的电极比距带有多个电势U2到U6的部件更近。
根据第一种控制方式，Ujet＝0、U1＝0、U2＝0、U3＝U4、U5＝-400V以及U6＝-1200V。U4是断开时测出的控制信号。对于U4为+100V的电压，液滴带负电，轨道的X值为正。液滴通过上表面的极限；对于U4为-350V的电压，墨滴带正电，且轨道的X值为负，墨滴通过下表面的极限。
根据第二种控制方式Ujet＝0、U2＝0、U3＝-300V、U4＝-350V、、U5＝-400V以及U6＝-1000V。U1是断开时测出的控制信号。对于U1为+300的电压，墨滴带负电，轨道的X取正值，墨滴通过上表面的极限；U1为-50V的电压，墨滴带正电，轨道的x为负值，墨滴通过下表面的极限。
根据第三种控制方式U1＝200V、U2＝0、U3＝-300V、U4＝-350V、U5＝-400V以及U6＝-1000V。Ujet是在断开时测出的控制信号。对于Ujet为-50V的电压，墨滴带负电，轨道的X为正，墨滴通过上表面的极限；对于Ujet为+200V的电压，墨滴带正电，轨道的X为负，墨滴通过下表面的极限。
显然，别的组合也是可能的。特别是如果前面所表示的电压值都乘以-1，并改变射流和电势U1之间的假设。已经描述了最具特征的组合。这是由墨滴的起电确定来引导的。带电墨滴在随后所受的电场几乎是不变的。
第一种控制方式所给出的优选组合更适合于多束射流。对于不同的射流束来说，射流电势以及U1、U2、U5、U6都一样，控制电压则比较高。
第二种控制方式给出的优选组合更适合于单一射流，如果希望保持电势U1的简单性。可以用第二个不变的电流代替等电势U1。这不变电流可以在每次断开之前用电势U3、U4施以一个特殊的起电电压来实现。在其余的表面上形成一个常电势，确定起电控制。
第三种控制方式给出的变型适于单束射流。墨滴的电势被用作射流的起电控制电势。控制电压比较低。该实施方案简单，喷嘴带有控制电势。喷嘴的供墨是通过绝缘管。作为例子，如果绝缘管的长度为0.5m，其内截面为2mm2，且墨的电阻率为8Ω·m，则起电控制电阻为2MΩ，这对于起电控制发生器来说扰动很大。
电势U2的稳定值能被用于改变入射射流的偏斜和/或使射流发生动态偏转和/或传播提供液体分离的信息的扰动。在专利US-A-5 001 497和专利US-A 5 070 341中已经披露了连续射流偏转原理的使用。这意味着以后可以偏转没有带电的液体部分。在根据本发明的方法中，偏转主要是来自施加在带电墨滴上的力。稳定的电势U2用来调节对射流的线路误差的补偿。控制电极的实施方式和电子单元在本发明中都特别有利。
再回到图3，电阻式的、导电的和绝缘的沉积决定了电势U2(t)在射流前进方向上的传播，这样电阻式沉积的动态电势足够接近U2的幅度和相位，并按照形成墨滴所希望的频率展现在一个变化的范围内。
信号渗透的范围是由下式确定的对于大于动态信号一半的幅度，和小于0.2π*弧度的相位，为(cd·ωrd)-1/2。在这个公式中，-cd是电阻式覆盖层和电势Ujet的导电沉积之间的分布电容，单位为F/m，由绝缘层15决定。
-rd是电阻式覆盖层的分布电阻，单位为Ω/m。
-ω是分离脉冲。
cd的值约为150nF/m，而rd的值约为2.5GΩ/m。对于频率为100KHz，得到渗透范围为78μm。
在稳态状态下(脉冲为零)，全部电阻式覆盖层处在稳定的电势U2处，可以得到一个大的恒定的偏转，用来校准射流的偏斜。
在非常高频的情况下，电极的等效动态电势的宽度是位于电势U2的导体的宽度。确定这个宽度以便得到以最大频率形成墨滴的最大的分离，至少提供两个未来的连续墨滴间的最小距离。
为了增加分离效率，在电势U2的导电沉积的上游建立不连续性是有用的。这样，在这些沉积的下游，在电阻式覆盖层上的信号U2(t)就随着时间而延迟，且这个信号的峰值伴随着射流的液体。这种现象不能在和射流相反的方向发生，而在上游，电阻式沉积上的信号很快降低分离的效率。提供多个和电势为U2的导体相关的序列，序列间隔为一个或多个墨滴间的距离，这种分离原理对于不同的频率波段都有效地促进墨滴的形成。
下面详细说明两种对射流进行动态促进的控制方式。第一种方式出现在专利US-A-4 220 958中，其原理是使用一个“泵浦电极”。泵浦电极邻近流体柱，和电源相接，以建立一个可变电场，在流体柱上施加一法向力，以形成间距大体上相等的墨滴。如图6所示，施加电势U2(t)的电极的长度大体为墨滴间隔的一半。电压U2(t)的周期就是形成墨滴的周期。
根据本发明，建立可变电场以对射流施加法向力的电极的有效长度也约为墨滴间隔的一半，电极的这个有效长度是用一个固定的导电电极加上一个随机长度而构成。述及的随机长度和与电容式沉积耦合的电阻式沉积上的可变信号U2的传播有关。
根据本发明的方法，对在射流上建立可变电场的电极的有效长度可以在一定程度上加以调整。对于同一种结构的电极，电极有效长度随信号U(t)的频率而变化，这使得在一个更大的周期带宽内有效地进行激励。
和专利US-A 4 658 269一样，专利US-A 4 220 958仅仅阐述了在射流周围的法向力的对称形式。在专利US-A 5 001 497中描述了射流的第二种动态刺激控制方式。根据这一专利，作用在射流上的电介力的不对称形式能使束流偏转，然后射流碰到收集截面的表面，以便与回收的液体相反选择待打印的液体“香肠”。
根据本发明，利用电阻式电极所形成的电场的作用来使射流偏转，以吸引射流进入其轨道的转折点，表面张力跟踪转折点的液体的流动，以便随后在墨滴间产生将来的断裂。这种方法的好处在于，在射流前进的方向上确定的电极的尺寸大二倍。如果在专利US-A 4 220 958中推荐的电极的尺寸是墨滴间距的一半，则这一种进攻射流的方式要求的是一个墨滴间距。如图7所示，电压U2(t)的周期就是形成墨滴的周期的二倍。图中用标号50标出墨束轨道的弯折点。
用来实现导电电极和电阻式电极的印刷电路技术的精度可以较低，这样在导体通道的宽度小于墨滴间距时就有好处。可以选择导体通道的宽度为液滴间距的一半，同时用电阻式通道在后面传输电势U2。
对于速度为20m/s，分离频率为80MHz的墨束，墨滴间的间隙就是250μm，通道宽度就为125μm。这个数值很容易用电子工业的厚层型导电墨沉积的丝网印刷技术来得到。
权利要求
1.用至少一个喷嘴(2)，在压力(4)的作用下，用射流的形式喷射导电液体(3)的喷射控制系统，其中具有将液体射流分离成液滴的装置、将述及的液滴起电的装置、以及将偏转电场施加在述及的带电液滴上的装置，该系统的特征在于它具有-一个第一单片部件(8)和一个第二单片部件(6)；每个部件都有一个连续面，两连续面相对放置，中间有一缝隙(5)，在压力(4)作用下，喷嘴(2)向述及的缝隙(5)中喷射射流，述及的部件(6、8)包含有在述及的连续表面上连续地建立电势的装置，以能得到述及的液滴电荷和述及的偏转电场；-控制述及的电势的电子控制装置，及控制在述及的连续表面上流过的电流强度的装置。
2.根据权利要求1的喷射控制系统，其特征在于，第一部件(8)的连续表面是导电的，且具有和述及的电势之一的(U1)连接的装置，述及的第二部件(6)的连续表面是由一个绝缘座(60)的一个面构成的，这个面上有导体通道(62至66)和一个电阻式覆盖层(67)，述及的导体通道具有和从述及的电势中选出的电势(U2至U6)相连接的装置，述及的电阻式覆盖层(67)的每平方毫米电阻的值在5MΩ到100MΩ之间，连续覆盖在述及的面上。
3.根据权利要求2的喷射控制系统，其特征在于述及的第一部件(8)的连续表面上也覆盖有一层连续的电阻式覆盖层(82)。
4.根据权利要求1至3中任一项的喷射控制系统，其特征在于述及的部件(6、8)都具有能将液体射流分离成液滴并能使射流偏转的装置。
5.根据权利要求4的喷射控制装置，其特征在于将射流分离并使之偏转的装置是能在述及的射流上施加一电场的装置。
6.根据权利要求5的喷射控制系统，其特征在于，述及的能对述及的射流施加电场的装置包括电阻式装置和电容式装置。
7.根据权利要求6的喷射控制系统，其特征在于，述及的电容式装置包括述及的电阻式覆盖层(67)，而此电阻式覆盖层(67)由绝缘层(15)支承着，绝缘层(16)用作介电层并由导体装置(11、12、13)支承着，而这些导体装置又是由述及的绝缘座(60)支承着。
8.根据权利要求6或7中之一的喷射控制系统，其特征在于述及的电阻式装置是由电阻式覆盖层(67)中的一部分构成的。
9.根据权利要求8的喷射控制系统，其特征在于，述及的电阻式覆盖层(67)在某些部分(16)不连续，以能增加分离射流的效率。
10.根据权利要求1至9中任一项的喷射控制系统，其特征在于述及的第一单片部件(8)或第二单片部件(6)至少支承控制电子装置(31至36)中的一个。
11.根据权利要求10的喷射控制系统，其特征在于述及的支承控制电子装置(31至36)中至少一个的单片部件具有一个和电子组件的底座相同的绝缘座。
12.根据上述权利要求中任一项的喷射装置应用于喷墨打印机的用途。
全文摘要
本发明涉及的是一个对用至少一个喷嘴(2),在压力(4)的作用下以射流形式发射导电液体的喷射的控制系统,其中具有将液体射流分离成液滴的装置、使述及的液滴带电的装置、以及使述及的带电液滴施加偏转电场的装置。述及的系统具有第一单片部件(8)和第二单片部件(6),每个部件都有一连续表面,二个连续表面相对放置,在它们之间决定一个缝隙(5),述及的喷嘴(2)在压力(4)的作用下向述及的缝隙(5)中发射射流。述及的部件(6、8)中包含有能够在述及的连续面上连续地建立电势的装置,以能得到述及的液滴电荷和述及的偏转电场。述及的部件(6、8)中还包含有对述及电势控制的装置和对在述及的连续表面上可以流过的电流强度进行控制的装置(31至36)。
文档编号B41J2/08GK1265624SQ98807883
公开日2000年9月6日 申请日期1998年6月2日 优先权日1997年6月3日
发明者P·巴热 申请人:伊马治公司