利用液滴电荷和质量的液体喷射的制作方法

利用液滴电荷和质量的液体喷射的制作方法
【专利摘要】一种连续液体喷射系统包括与喷嘴流体连通的液体腔。该液体腔包含液体，液体受到足以通过喷嘴喷射液体喷流的压力。液滴形成设备与液体喷流相关联。该液滴形成设备可致动用来在液体喷流中产生调节，以选择性地致使液体喷流的部分截断成沿一路径行进的一个或多个液滴对。每个液滴对按液滴对周期平均地分开。每个液滴对包括第一液滴和第二液滴。液滴形成设备还可致动用来在液体喷流中产生调节，以选择性地致使液体喷流的部分截断成沿所述路径行进的一个或多个第三液滴，所述第三液滴按相同的液滴对周期平均地分开。第三液滴比第一液滴和第二液滴大。充电设备包括与液体喷流相关联的充电电极，以及在充电电极和液体喷流之间的变化电势源。所述变化电势源提供波形，该波形包括与形成液滴对或第三液滴的液滴对周期相等的周期。所述波形还包括第一区别电压状态和第二区别电压状态。充电设备与液滴形成设备同步，以在液滴对中的第一液滴上产生第一荷质比，在液滴对中的第二液滴上产生第二荷质比，并且在第三液滴上产生第三荷质比。第三荷质比与第一荷质比基本相同。偏转设备致使液滴对中的具有第一荷质比的第一液滴沿第一路径行进，并致使液滴对中的具有第二荷质比的第二液滴沿第二路径行进，并致使具有第三荷质比的第三液滴沿第三路径行进。第三路径与第一路径基本相同。
【专利说明】利用液滴电荷和质量的液体喷射
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及数控打印系统的领域，更具体而言，涉及连续打印系统，其中液体流分成液滴(drop ), 一些液滴被静电偏转。
【背景技术】
[0002]喷墨打印已经公认为数控电子打印领域最突出之选，这例如是由于其非撞击、低噪声特性，其使用普通纸以及其避免墨粉转印和固定。喷墨打印机制可以按技术分类为按需滴墨式喷墨(DOD)或连续式喷墨(CIJ)。
[0003]第一种技术“按需滴墨式”喷墨打印提供墨滴，这些墨滴通过使用增压致动器(热的、压电的、等等)撞击记录表面。一种常用的按需滴墨技术使用热致动来从喷嘴喷射墨滴。处于喷嘴上或喷嘴附近的加热器将墨水充分加热至沸腾，从而形成气泡，该气泡产生足够内部压力来喷射墨滴。这种形式的喷墨一般称为“热喷墨(TIJ)”。
[0004]第二种技术一般称为“连续式”喷墨(CIJ)打印，其使用加压的墨源来通过迫使墨水在压力下通过喷嘴来产生连续的液体喷射墨水流。墨水流以如下方式被扰动:该方式使得液体喷射流以可预测的方式断成墨滴。打印通过选择性地偏转和捕获不需要的墨滴而发生。已经开发出各种用于选择性地偏转液滴的方法，包括使用静电偏转、空气偏转和热偏转机制。
[0005]在第一种基于静电偏转的CIJ方法中，液体喷射流以某种方式被扰动，使其从喷嘴起、按标称恒定距离(截断长度，break-ο-- length)断成均匀大小的液滴。在标称恒定截断点处布置有充电电极结构，以便在截断时刻在液滴上引起依赖于数据的电荷量。带电液滴随后被定向通过一固定静电场区域，使得每个小液滴与其电荷成比例地偏转。从而，在截断点建立的电荷电平致使液滴行进到记录介质的特定位置或惯称为捕获器(catcher)的沟槽以用于收集和再循环。这种方法在授权于1971年7月27日的R.Sweet的美国专利N0.3，596，275中公开(下文称为Sweet’ 275)。由Sweet’ 275公开的CIJ装置由单喷流(jet)构成，即，单个液滴生成液体腔和单个喷嘴结构。在1968年3月12日授权的Sweet等人的美国专利N0.3，373，437 (下文称为Sweet’ 437)中还公开了利用这种方法的多喷流CIJ打印头版本。Sweet’437公开了具有一共用液滴生成器腔的CIJ打印头，该共用液滴生成器腔与一排液滴发射喷嘴(阵列)通信，每个液滴发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，向各个单独电极中的每一个提供依赖于将要打印的图像数据的电波形。这种对单独可寻址的充电电极的要求在基本喷嘴间隔方面设置了限制，从而限制了对打印系统的分辨率。
[0006]在2001年8月14日授权的Vago等人的美国专利N0.6，273，559 (下文称为Vagoj 559)中公开了第二种基于静电偏转的CIJ方法。Vago’ 559公开了一种二进制CIJ技术，其中通过经校准的喷嘴对导电墨水加压和放电，并且以两个不同的时间间隔截断所形成的液体喷墨。在喷嘴处利用周期性的激励脉冲生成要打印或不打印的液滴。每个要打印的液滴是利用相对较强的周期性激励脉冲建立的，并且该周期性激励脉冲致使形成要打印的液滴的喷墨流以相对较短的截断长度分隔。每个不打印的液滴是利用相对较弱的周期性激励脉冲建立的，并且该周期性激励脉冲致使该液滴以相对较长的截断长度分隔。在喷嘴下游与两个截断位置相邻的位置上布置有两组间隔靠近的、施加不同DC电势的电极，这两组电极在液滴形成时向相对较短截断长度的液滴和相对较长截断长度的液滴提供不同的电荷电平。较长截断长度的液滴由于它们的电荷而被一偏转设备选择性地偏离它们的路径，并被该偏转设备偏转向捕获器表面，在捕获器表面液滴被收集到沟槽中并返回到墨水库以备再利用。Vago’ 559还要求相对较短截断长度和相对较长截断长度之间的截断长度差小于波长(λ )，该波长(λ )是在液体喷流中的连续墨滴或墨点之间的距离。这需要采用两种激励幅度(打印和不打印激励幅度)。将截断长度位置差限制为小于λ约束了激励幅度差必须使用一小量。对于仅具有单喷流的打印头，调整电极的位置、充电电极上的电压以及打印和不打印激励幅度以产生打印和不打印小液滴的所需间隔是非常容易的。但是，在具有喷嘴阵列的打印头中，部件容限会使这种调整非常困难。对于在小液滴截断区域中具有高电场梯度的需求使得液滴选择系统对充电电极平坦度、电极厚度和电极到喷流距离的轻微不同很敏感，上述充电电极平坦度、电极厚度和电极到喷流距离的不同都会导致针对阵列中的不同液体喷流，在小液滴截断区域中的电场强度和电场梯度有所不同。另外，沿喷嘴阵列的小液滴生成器和相关联的激励设备可能不完全一致，并且可能需要逐个喷嘴采用不同的激励幅度来产生特定截断长度。这些问题由于墨水随时间漂移的属性和热膨胀而恶化，热膨胀会导致充电电极随温度移位和弯曲。在这些系统中，需要额外的控制复杂度来调整逐个喷嘴的打印和不打印激励幅度，以确保打印和不打印小液滴的所需间隔。在2007年3月20日授权的美国专利N0.7，192, 121中，B.Barbet和P.Henon还公开了利用截断长度不同来控制打印。
[0007]在2010年5月11日授权的B.Barbet的美国专利N0.7，712，879中公开了基于截断长度和液滴尺寸的静电充电和偏转机制。利用一分开的公共充电电极来根据液滴的直径对小液滴和大液滴分别充电，其中在该公共充电电极的上部施加DC低电压，下部施加DC高电压。
[0008]在1978年I月10日授权的Τ.Yamada的美国专利N0.4，068, 241 (下文称为Yamada, 241)中公开了一种喷墨记录设备，该设备交替地产生大液滴和小液滴。在液体喷流的截断区域中，利用DC静电场对所有液滴充电。Yamada’ 241还改变不需要记录的小液滴的激发液滴幅度，以使得它们将与大液滴碰撞和组合。大液滴和与小液滴组合后的大液滴被沟槽收集并且不被打印，而经过偏转的小液滴被打印。这种方法的缺点之一在于，经偏转的液滴被打印，这可能导致液滴落点误差。这种方法对激励幅度的小改变以及墨水属性的小改变非常敏感。此外，由于较小液滴需要比较大液滴小得多才能在每个液滴上建立不同的电荷状态，因此需要较高喷嘴直径的喷嘴来产生所需尺寸的打印液滴。这限制了在这种方法中可以使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。
[0009]因此，一直存在对于提供如下连续打印系统的需求:该连续打印系统对所选液滴静电偏转，能适应不同液滴截断长度，具有简化的设计，并且产生改进的打印质量。

【发明内容】

[0010]本发明的目的在于,通过对于CM0S-MEMS打印头使用质量充电(mass charging)和静电偏转来建立高分辨率、高质量的打印，同时保持或提高液滴落点准确度和最小化打印液滴的液滴体积差异，因而克服上述缺陷中的至少一个。
[0011]本发明提供了经由每个液体喷流的截断的取决于图像数据的液滴形成控制以及具有独立于图像数据的时间变化电势(称为充电电极波形)的充电电极。使用提供到液滴形成设备的液滴形成波形来对液滴形成进行控制，以建立包括第一液滴和第二液滴的液滴对，或建立第三液滴。(在尺寸上或体积上)第三液滴比液滴对中的第一液滴和第二液滴大。使充电电极波形和液滴形成波形同步，以交替地将液滴对中的第一液滴充电到第一荷质比并将液滴对中的第二液滴充电到第二荷质比，或将较大的第三液滴充电到第三荷质比状态。
[0012]本发明通过允许在长喷嘴阵列中的喷流之间的截断时间差异的较大容限而有助于提供系统鲁棒性。另外，至少每隔一个液滴被捕获器收集，这有助于确保液体保留在捕获器上，这减少了操作期间液体飞溅的可能性。本发明降低了对发送到与喷嘴阵列中的喷嘴相关联的激励设备的信号的控制的复杂性。这有助于降低充电电极结构的复杂性并增大充电电极结构和喷嘴之间的间隔。
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种连续液体喷射系统。该系统包括与喷嘴流体连通的液体腔。该液体腔包含液体，液体受到足以通过喷嘴喷射液体喷流的压力。液滴形成设备与液体喷流相关联。该液滴形成设备可致动用来在液体喷流中产生调节，以选择性地致使液体喷流的部分截断成沿一路径行进的一个或多个液滴对。每个液滴对按液滴对周期平均地分开。每个液滴对包括第一液滴和第二液滴。液滴形成设备还可致动用来在液体喷流中产生调节，以选择性地致使液体喷流的部分截断成沿所述路径行进的一个或多个第三液滴，所述第三液滴按相同的液滴对周期平均地分开。第三液滴比第一液滴和第二液滴大。充电设备包括与液体喷流相关联的充电电极，以及在充电电极和液体喷流之间的变化电势源。所述变化电势源提供波形，该波形包括与形成液滴对或第三液滴的液滴对周期相等的周期。所述波形还包括第一区别电压状态和第二区别电压状态。充电设备与液滴形成设备同步，以在液滴对中的第一液滴上产生第一荷质比，在液滴对中的第二液滴上产生第二荷质比，并且在第二液滴上广生第二荷质比。第二荷质比与第一荷质比基本相同。偏转设备致使液滴对中的具有第一荷质比的第一液滴沿第一路径行进，并致使液滴对中的具有第二荷质比的第二液滴沿第二路径行进，并致使具有第三荷质比的第三液滴沿第三路径行进。第三路径与第一路径基本相同。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]在以下对于本发明的优选实施例的详细描述中，参考了附图，在附图中:
[0015]图1是根据本发明的示例性连续喷墨系统的简化示意性框图；
[0016]图2示出从液滴生成器喷射的液体喷流及其随后以基本周期截断成液滴的图像；
[0017]图3是根据本发明一个实施例的喷嘴和相关联的喷流激励设备的简化示意性框图；
[0018]图4A示出通过根据本发明并工作在全打印条件下的连续液体喷射系统的第一实施例的液体喷流的截面视图；
[0019]图4B示出通过根据本发明并工作在非打印条件下的连续液体喷射系统的第一实施例的液体喷流的截面视图；
[0020]图4C示出通过根据本发明的连续液体喷射系统的第一实施例的液体喷流的截面视图并不出一般打印条件；
[0021]图5A示出通过根据本发明并工作在全打印条件下的连续液体喷射系统的替代实施例的液体喷流的截面视图；
[0022]图5B示出通过根据本发明并工作在非打印条件下的连续液体喷射系统的替代实施例的液体喷流的截面视图；
[0023]图5C示出通过根据本发明并工作在一般打印条件下的连续液体喷射系统的第一实施例的液体喷流的截面视图；
[0024]图6A示出通过根据本发明并工作在全打印条件下的连续液体喷射系统的第二替代实施例的液体喷流的截面视图；
[0025]图6B示出通过根据本发明并工作在非打印条件下的连续液体喷射系统的第二替代实施例的液体喷流的截面视图；
[0026]图7示出从液滴生成器喷射的液体喷流及其随后截断成以基本频率的一半生成的液滴的图像；A示出作为单个液滴截断并保持组合在一起的液滴对，B示出作为单个液滴截断、分开并随后重新组合的液滴对，并且C示出以类似截断时刻单独截断并随后组合成单个液滴的液滴；
[0027]图8示出根据本发明的连续液体喷射系统，在从a到h的时间流逝序列中、产生连续液滴对的从喷流产生的液滴的前视图；
[0028]图9不出本发明的连续液体喷射系统的若干相邻液体喷流的前视图；
[0029]图10示出图示液滴形成脉冲、充电电极波形和液滴的截断时刻的时序图的第一示例性实施例；
[0030]图11示出图示液滴形成脉冲、充电电极波形和液滴的截断时刻的时序图的第二示例性实施例；以及
[0031]图12是根据本发明实施例的液滴喷射方法的框图。
【具体实施方式】
[0032]本描述将具体针对构成根据本发明的装置的一部分或与根据本发明的装置更直接协作的元件。将要理解，没有具体示出或描述的元件可以采取本领域技术人员公知的各种形式。在以下描述和附图中，同样的标号(如果可能)已被用于指代相同元件。
[0033]示意性地示出本发明的示例性实施例，并且为了清楚起见，图示不是按比例绘制的。本领域普通技术人员将能够容易地确定本发明的示例性实施例的元件的特定尺寸和相互关系。
[0034]如这里所述，本发明的示例性实施例提供在喷墨打印系统中常用的打印头或打印头组件。在这些系统中，液体是用于在记录介质上打印的墨水。但是，正在出现其他应用，这些应用使用喷墨打印头来发射(除了墨水之外的)需要精细测量并以高空间分辨率沉积的液体。因此，如这里所述，术语“液体”和“墨水”指的是可以由下述打印头或打印头组件喷射的任意物质。
[0035]连续喷墨(CIJ)液滴生成器依赖于不受约束的液体喷流的物理性，在1878年发表的 F.R.S.(Lord)Rayleigh 的文章“喷流的不稳定性(Instability of jets)” (Proc.London Math.Soc.10(4))中最先对该不受约束的液体喷流的物理性进行了二维分析。LordRayleigh的分析显示，液体在压力P下将流出孔、喷嘴，形成直径为(Ij并以速度Vj移动的液体喷流。喷流直径4大致等于有效喷嘴直径dn并且喷流速度与液体库压力P的平方根成正比。Rayleigh的分析显示，喷流将基于表面波自然断成大小不一的流滴，所述表面波具有大于n dj的波长λ，Β卩，λ≥πdj。Rayleigh的分析还显示,如果特定表面波长以足够大的幅度发起，该特定表面波长则将成为主导，从而“激励”喷流产生单一大小的液滴。连续喷墨(CIJ)液滴生成器采用周期性的物理过程(所谓的“扰动”或“激励”)，该物理过程具有在喷流上建立特定主导表面波的效果。激励导致喷流与扰动的基本频率同步地断成单一大小的液滴。已经显示，喷流截断的最大效率发生在最优频率Ftjpt处，该最优频率Ftjpt导致最短截断时间。在最优频率Ftjpt处，扰动波长λ大致等于4.54。使得扰动波长λ等于Jidj的频率被称为Rayleigh截断频率？!^，这是因为液体喷流在比该截断频率更高的频率上的扰动将不会变大以致使液滴形成。
[0036]这里将通过应用Rayleigh激励产生的液滴流称为创建预定体积的液滴流。虽然在现有技术的CIJ系统中，用于打 印或图样层沉积的感兴趣的液滴不变地具有统一体积，但是将会解释，对于本发明，可以操纵激励信号来产生具有统一体积的预定倍数的体积的液滴。因此，短语“预定体积的液滴流”包括被截断成都具有一个大小的液滴的液滴流或者被截断成具有计划的不同体积的液滴的液滴流。
[0037]在CIJ系统中，可以形成一些通常称为“卫星”的液滴，作为下流成细带状液体的流颈，这些“卫星”的体积比预定单位体积小得多。这些卫星可能不是完全可预测的，或者可能不总是以可预测的方式与另外的液滴混合，从而稍微改变要用于打印或绘图所需液滴的体积。但是，不可预测的小卫星液滴的存在对于本发明是不重要的，并且不认为其消除了液滴尺寸已经被本发明所使用的同步能量信号所预定的事实。因此，用来描述本发明的术语“预定体积”应该被理解为:由于形成不可预测的卫星液滴，因此液滴体积关于计划的目标值可能发生某些小变化。
[0038]以下参考附图1-12所论述的示例性实施例是使用组件的特定组合来描述的，例如，液滴充电结构、液滴偏转结构、液滴捕获结构、液滴形成设备和液滴速度调节设备的特定组合。应该理解，这些组件是可互换的，并且这些组件的其他组合也在本发明的范围内。
[0039]如图1所示的连续喷墨打印系统10包括墨水库11，其连续地将墨水泵吸到打印头12 (也称为液体喷射器)中以建立连续的墨滴流。打印系统10从诸如扫描仪、计算机或数码相机之类的图像源13或其他数字数据源接收数字化的图像处理数据，该数字数据源提供栅格图像数据、页面描述语言形式的轮廓图像数据或其他形式的数字图像数据。来自图像源13的图像数据被周期性地发送到图像处理器16。图像处理器16处理图像数据并包括用于存储图像数据的存储器。图像处理器16通常是栅格图像处理器(RIP)。图像处理器16中的存储在图像处理器16的图像存储器中的图像数据(也称为打印数据)被周期性地发送到激励控制器18，如下面将描述的，该激励控制器18生成随时间变化样式的电激励脉冲，以使得在打印头12的每个喷嘴的开口处形成液滴流。这些激励脉冲在适当的时间、以适当的频率应用到与每个喷嘴相关联的(一个或多个)激励设备。打印头12和偏转机制14协作，以判断小液滴是被打印在记录介质19中的由图像存储器中的数据所指定的适当位置上，还是经由墨水回收单元15被偏转和回收。在墨水回收单元15中的墨水被引导回墨水库11。墨水在压力下通过墨水通道被分发到打印头12的后表面，该墨水通道包括形成在通常由硅构成的基板中的腔或充实空间。可替换地，该腔可以形成在硅基板附接到的多形片(manifold piece)中。墨水优选地从腔通过蚀刻穿过打印头12的娃基板的缝隙和/或孔流到打印头12的前表面，多个喷嘴和激励设备位于打印头12的前表面。适合于最佳操作的墨水压力将取决于多个因素，包括喷嘴的几何形状和热属性以及墨水的热属性和流体动态属性。通过在墨水压力调节器20的控制下向墨水库11施加压力可以实现恒定的墨水压力。
[0040]无论按需滴墨式喷墨还是连续式喷墨，任意类型的喷墨打印机的一个公知问题与点定位的准确度有关。如喷墨打印领域所公知的，一般希望将一个或多个液滴置于接收器上的一些像素区域(像素)内，这些像素区域例如对应于包含数字图像的信息的像素。一般而言，这些像素区域包括接收器上的正方形或长方形的真实或假设阵列，并且希望将打印机液滴置于每个像素内的希望位置上，例如，针对简单的打印方案，置于每个像素区域的中心，或者可替换地，置于每个像素区域内的多个准确位置以实现半色调(half-toning)。如果液滴的落点不准确和/或液滴的落点不能受控来实现每个像素区域内的希望落点，则可能发生图像伪影，如果在相邻像素区域上重复距离所需位置类似类型的偏离则尤其如此。RIP或其他类型的处理器16将图像数据转换成图像映射的图像页图像，以用于打印。在打印期间，记录介质19利用由介质传输控制器21进行电控的多个传输滚轮22来相对于打印头12移动。逻辑控制器17 (优选地基于微处理器并以公知方式被适当地编程)提供用于使传输控制器21与墨水压力调节器20和激励控制器18协作的控制信号。激励控制器18包括提供液滴形成脉冲的液滴控制器，液滴形成脉冲是用于根据从构成图像处理器16的一部分的图像存储器获得的图像数据将单独的墨滴从打印头12喷射到记录介质19的驱动信号。图像数据可以包括原始图像数据、从图像处理算法生成的用于提高打印图像质量的附加图像数据，以及来自液滴落点校正的数据，该来自液滴落点校正的数据可以从很多源生成，例如，打印头表征和图像处理领域的技术人员所公知的，通过测量打印头12中的每个喷嘴的操作误差来生成。因此，可以说图像处理器16中的信息代表用于液滴喷射的数据的一般源，例如，将要打印的小墨滴的所需位置以及将要收集回收的那些小液滴的标识。
[0041]应该意识到，可以使用用于接收器传输控制的不同机械配置。例如，在页宽打印头的情况下，将记录介质19移动通过一固定的打印头12是方便的。另一方面，在扫描型打印系统的情况下，以相对栅格运动方式沿一个轴(即，主扫描方向)移动打印头并沿正交轴(即，副扫描方向)移动记录介质则更方便。
[0042]激励控制器18提供液滴形成脉冲，激励控制器18 —般可以被称为液滴控制器，并且如信号传输领域所公知的，液滴形成脉冲通常是通过电连接器发送到打印头12的电压脉冲。但是，如喷墨打印领域所公知的，也可以将其他类型的脉冲(例如光学脉冲)发送到打印头12，以致使在特定喷嘴处形成打印和非打印液滴。如下面将描述的，打印液滴一旦形成就通过空间行进到记录介质，并随后撞击记录介质的特定像素区域或由捕获器收集。
[0043]参考图2，打印系统具有与其相关联的打印头，该打印头可动作以从喷嘴50的阵列产生液体喷流43的阵列。与每个液体喷流43相关联的是一液滴形成设备89。该液滴形成设备包括液滴形成变换器59和向液滴形成变换器提供波形55 (也称为液滴形成波形)的液滴形成波形源56。液滴形成变换器(一般称为激励变换器)可以具有适合于在液体喷流上建立扰动的任何类型，例如热设备、压电设备、MEMS致动器、电水动力设备、光设备、电致伸缩设备或它们的组合。图3示出热液滴形成变换器59的示例,该热液滴形成变换器59由被激励波形源56所提供的电压驱动的电阻负载构成。依赖于所使用的变换器的类型，变换器可以位于向喷嘴提供液体的液体腔中或在其附近以作用于液体腔中的液体上，或位于喷嘴中或紧紧围绕喷嘴以在液体穿过喷嘴时作用于液体上，或位于液体喷流附近以在液体喷流穿过喷嘴之后作用于液体喷流上。液滴形成波形源向液滴形成变换器提供波形，该波形具有基本频率&，与其相对应的基本周期是Tci=Iz^,液滴形成变换器在液体喷流中以波长λ进行调制。基本频率&通常接近于Ftjpt并总是小于FK。调制幅度增长，以使得液体喷流的部分截断成液滴。通过液滴形成设备的动作，可以按基本频率& (具有基本周期Ttl=I/f0)产生液滴序列。在图2中，液体喷流43在截断位置32断成具有均匀周期的液滴，截断位置32是到喷嘴50的距离BL。以基本频率产生的一对连续液滴35和36之间的距离基本等于液体喷流上的扰动的波长λ。从液体喷流断裂而成的该液滴序列形成液滴对34的序列，每个液滴对具有第一液滴36和第二液滴35。因此，液滴对34的形成频率(一般称为液滴对频率fp)由fp=fc)/2给出并且相应的液滴对周期是1^21；。[0044]液滴的生成与由工作在基本频率&上的液滴形成设备所提供的能量相关联，基本频率fo生成按距离λ分开的具有基本相同体积的液滴。将会理解，虽然在图2所示实施例中第一和第二液滴具有基本相同的体积，但是第一和第二液滴可以具有不同的体积，以使得在液滴形成频率上平均地生成第一和第二液滴对。例如，第一液滴和第二液滴的体积比可以在大约4:3和大约3:4之间变化。在图2中对液体喷流43的激励由与液体喷流或喷嘴50相关联的液滴形成变换器独立控制。在一个实施例中，液滴形成变换器59包括与喷嘴50邻近的一个或多个电阻元件。在该实施例中，通过发送任意形状的周期性电流脉冲来实现液体喷流激励，该周期性电流脉冲是由液滴形成波形源通过围绕液滴生成器的每个开口的电阻元件来提供的。
[0045]来自从喷墨喷嘴喷射的液体流的液滴的形成可以受控于如下波形:其中，相对于应用到各个液滴形成变换器的波形或波形序列中的其他脉冲的幅度、占空比或时序中的至少一个与特定喷嘴开口相关联。可以对液滴形成波形的液滴形成脉冲进行控制，以使得喷流中两个连续基本波长长的部分形成两个连续液滴或形成单个较大液滴。较大液滴将以基本频率的一半产生并且具有2λ的相邻大液滴之间的平均间隔。
[0046]图2还示出充电设备83，其包括充电电极44和充电电压源51。充电电压源51提供充电电极波形97，其随时间控制充电电极电压输出的电压幅度和占空比。与液体喷流相关联的充电电极44位于液体喷流43的截断点32附近。如果向充电电极44施加非零电压，则在充电电极和电气上接地的液体喷流之间产生电场。充电电极和电气上接地的液体喷流之间的电容耦合在导电的液体喷流的末端引起净电荷。(液体喷流通过与接地的液滴生成器的液体腔接触而接地。)如果液体喷流的末端部分在液体喷流的末端上存在净电荷的同时截断以形成液滴，液体喷流的该末端部分的电荷则陷入新形成的液滴中。
[0047]在充电电极44上的电压受控于充电脉冲源51,该充电脉冲源51提供一双态波形97，该双态波形97工作在等于fp=fc/2(这是基本频率的一半)的液滴对频率上，或者等同地讲，工作在液滴对周期1=21；(这是基本周期的两倍)上。因此，充电脉冲电压源51在充电电极44和液体喷流43之间提供变化的电势97。在图2中，充电电极波形97包括第一区分电压状态和第二区分电压状态，每个电压状态针对等于基本周期的时间间隔是活动的。提供到充电电极的波形独立于、或不响应于将要打印的图像数据。充电设备83与液滴形成设备同步，以使得在由充电脉冲电压源51产生的充电电极波形和液滴形成波形源的时钟之间保持固定的相位关系。结果，由液滴形成波形产生的来自液体流的液滴的截断相位被相位锁定到充电电极波形。如图10所指示的，在充电电极波形和液滴形成波形之间可以存在相移(由延迟93表不)。设置相移，以使得针对所产生的每个液滴对，在充电电极处于第一电压状态时从喷流截断出第一液滴以及在充电电极处于第二电压状态时从喷流截断出液滴对的第二液滴，所述第一电压状态在第一液滴36上产生第一荷质比状态,所述第二电压状态在液滴对的第二液滴35上产生第二荷质比状态。从喷流中的具有两个连续基本波长长的部分产生的液滴对是响应于提供到激励变换器59的适当液滴形成波形55。
[0048]如上所述，可以使用其他液滴形成波形来从喷流中的具有两个连续基本波长长的部分形成大液滴49。通过使用适当的液滴形成波形，可以使得喷流中截断以形成大液滴49的部分在充电电极处于第一电压状态时从喷流中截断(参见图4B)。类似形成的大液滴49是以按照液滴对频率在时间上分开的截断时间并且以与充电电极的第一电压状态同步的截断时间来产生的。因此，形成连续大液滴49之间的时间间隔基本等于形成连续液滴对34之间的时间间隔。大液滴49具有大致等于液滴35和36的质量之和的质量，并且与在充电电极的相应电压状态中截断的第一液滴36相比，在截断时被充电到大致等于液滴35和36上的电荷的两倍的电荷。因此，在充电电极的第一电压状态下截断的大液滴49上的荷质比基本等于液滴对中的第一液滴36的荷质比。由于大液滴49上的荷质比基本等于液滴36的荷质比，因此液滴偏转电场将使得充电的大液滴49偏转与它们偏转相应的较小液滴基本相同的量。随后将更详细论述形成大液滴和小液滴所使用的波形以及利用充电电极波形进行液滴截断的相位。
[0049]图4A到图6B示出本发明的各种实施例，其中，在每个液滴对周期期间，从液体喷流43截断出液滴对35和36或单个大液滴49。图4A、5A和6A示出全打印模式中的各种实施例，其中以两倍于液滴对频率的基本频率产生液滴对的连续序列，并且每隔一个液滴被打印。图4B、5B和6B示出非打印模式中的各种实施例，其中在液滴对频率上产生具有大致等于液滴35和36的质量之和的质量的较大液滴49的连续序列并且没有液滴被打印。图4C和5C示出正常打印模式，其中在液滴对周期期间，液滴对和较大液滴两者都产生，并且每个形成的液滴对中的一个液滴被打印。因此，通过控制喷流截断以针对每个像素形成液滴对34或大液滴49，可以在记录介质19上打印任意点图样。通常，针对打印头中的喷嘴50的整个阵列的液滴激励变换器的液滴对频率对于打印头12中的所有喷嘴是相同的。
[0050]在本发明的各种实施例中，液滴对的第一液滴36具有第一电荷状态并沿第一路径行进，并且液滴对的第二液滴35具有第二电荷状态并沿第二路径行进。布置有捕获器来拦截第一路径，并且该捕获器不拦截第二路径，从而使得沿第一路径行进的第一液滴36被捕获器捕获，而沿第二路径行进的第二液滴35不被捕获器捕获。不希望术语“第一液滴”和“第二液滴”以及术语“第一电压状态”和“第二电压状态”指示建立液滴或电压状态的时间顺序。在图6A和6B中，第一电荷状态被示为拥有负电荷。在替代实施例中，第一和第二波形状态被配置以使得第一液滴正充电而非负充电。在图5的实施例中,第一电荷状态对应于未充电的液滴状态，第二电荷状态对应于被充电的第二液滴。第二电荷状态被示为拥有负电荷。在替代实施例中，第二电荷状态可以对应于正电荷。
[0051]液滴形成设备89与液体喷流43相关联。如图3所示，该液滴形成设备由激励变换器59和激励波形源56构成。激励波形源56向激励变换器59提供激励波形55，激励变换器59在流过喷嘴50的液体喷流43上建立扰动。激励波形55的能量脉冲的幅度、持续时间和时序决定液滴的形成，包括截断时刻或相位。连续液滴的截断之间的时间间隔决定液滴的大小。来自激励控制器18 (图1所示)的数据被发送到激励波形源56，在激励波形源56处，数据被转换成时间变化样式的电压脉冲，以使得在喷嘴50的开口处形成液滴流。由激励波形源56提供到激励变换器59的特定液滴激励波形55决定连续液滴的截断时刻以及液滴的大小。液滴激励波形响应于由图像处理器16提供到激励控制器18的打印或图像数据而变化。因此，来自激励波形的应用到激励变换器的能量脉冲的时序取决于打印或图像数据。当打印数据流要求将液滴打印在像素上时，提供到激励变换器的波形是将产生按基本频率在时间上平均分开的液滴对的波形，液滴对中的一个液滴将被打印。当打印数据流要求打印像素的序列时，提供到激励变换器的波形的序列产生液滴对的序列，并且每个液滴对中的同一液滴将被打印。当打印数据要求非打印液滴时，提供到激励变换器的波形是将产生大液滴的波形，并且当打印数据要求非打印液滴的序列时，提供到激励变换器的波形是将产生大液滴序列的波形。这些大液滴中没有大液滴将被打印。在某些实施例中，基于打印数据流创建的波形序列包括从一组预定波形中选择的波形序列。这组预定波形包括用于创建液滴对(其中液滴对中的液滴不混合)的一个或多个波形以及用于创建大液滴的一个或多个波形。已经发现，可以对液滴形成波形的液滴形成脉冲进行调整，以通过若干不同的模式形成单个较大液滴；如图7A所示，喷流中具有两个连续基本波长长的部分可以截断成形成始终呆在一起的单个较大液滴的一个单元；如图7B所示，喷流中具有两个连续基本波长长的部分可以一起截断，作为单个较大液滴，该单个较大液滴随后分成两个液滴，这两个液滴随后再混合到一起；或者如图7C所示，喷流中具有两个连续基本波长长的部分可以截断成两个分开的液滴，这两个分开的液滴随后混合成较大液滴。如图7C所示的使得喷流中具有两个连续基本波长长的部分截断成两个分开的液滴并且这两个分开的液滴随后混合成一较大液滴的波形可以被进一步调整，以使得两个分开的液滴的截断相位彼此靠近。从而，混合形成大液滴的两个液滴可以在充电电极处于第一电压状态时从喷流中截断。结果，混合形成大液滴的两个液滴被类似地充电到第一电荷状态。这些液滴的混合产生大液滴49,该大液滴49的质量等于构成液滴的质量之和，电荷等于构成液滴的电荷之和。从具有几乎同时的液滴截断的构成液滴形成的组合的大液滴具有第三荷质比。该第三荷质比状态与第一荷质比状态类似。如下情况也是可能的:当液滴形成波形被调整或选择以使得液滴对的两个液滴的截断相位在充电电极处于第一电压状态时截断时，两个液滴在被偏转和汇集前不会混合。这些液滴将各自具有与第一液滴大致相同的荷质比。
[0052]考虑如下的大液滴49，该大液滴49由喷流中具有两个连续基本波长长的部分形成，并在充电电极处于第一电压状态时截断成一个单元来形成单个大液滴。在液体喷流的截断部分上引起的电荷与该部分的表面积相关，并与该部分的表面处的电场强度相关。当截断以形成大液滴的部分的表面积是截断以形成第一液滴的部分的表面积的大约两倍，并且由充电电极提供的电场与该充电电极提供给液滴对中的第一液滴的电场类似时，大液滴在截断时在其上引起的电荷是液滴对中的第一液滴的电荷的大约两倍。由于大液滴具有大约等于液滴对中的第一液滴的质量的大约两倍的质量，因此由喷流中具有两个连续基本波长长的部分形成的、一起截断成单个大液滴的大液滴的荷质比大约等于第一荷质比状态的荷质比状态。由喷流中具有两个连续基本波长长的部分形成的大液滴的荷质比不依赖于大液滴是否截断成两个液滴以及这两个液滴随后合并或从不分开。
[0053]图4A到图6B示出这里详细描述的连续液体喷射系统40的各种实施例以及包括在该连续液体喷射系统40中的充电设备83和偏转机制14的特定各种实施例。连续液体喷射系统40实施例包括参考图1所示的连续喷墨系统所描述的组件。连续液体喷射系统40实施例包括液体喷射器或打印头12，其包括与喷嘴50或喷嘴阵列进行流体流通的液体腔24。(在这些附图中，喷嘴的阵列将延伸到附图平面中和外部。)液体腔24包含受压液体，该压力足以通过喷嘴50连续地喷射液体喷流43。每个液体喷流具有与其相关联的液滴形成设备89。液滴形成设备89包括液滴形成设备变换器59和液滴形成波形源56，该液滴形成波形源56提供激励波形55，激励波形55可操作地用来在液体喷流中产生调制以使得液体喷流中连续基本波长长的部分断成包括沿初始路径行进的第一液滴36和第二液滴35的一系列液滴对或沿同样的初始路径行进的一系列较大液滴49。由波形源56提供的波形被调整或波形被选择，以使得在每个液滴对周期期间生成液滴对35和36或较大液滴49。该连续液体喷射系统还包括充电设备83,该充电设备83包括与液体喷流的阵列相关联的充电电极44或45以及充电电极和液体喷流之间的变化电势51的源。变化电势51的源向充电电极施加具有等于液滴对周期的周期的充电电极波形97。该波形包括第一区别电压状态和第二区别电压状态。如参考图2所述，布置有充电电极44，以使其邻近液体喷流在喷嘴阵列中的截断位置。充电设备与液滴形成设备同步，以使得第一电压状态在液滴对中的第一液滴36邻近电极截断时是活动的，并且第二电压状态在液滴对中的第二液滴35邻近电极截断时是活动的。作为由第一和第二电压状态中的充电电极所产生的电场的结果，在每个液滴对中的第一液滴上产生第一荷质比状态，并在第二液滴上产生第二荷质比状态。充电设备还与液滴形成设备同步，以使得仅第一电压状态在大液滴49或时间上近邻分开的液滴49a和49b邻近充电电极44截断时是活动的,所述液滴49a和49b在时间上靠近地截断并随后组合成单个大液滴49。因此，在大液滴49上产生第三荷质比状态。该第三荷质比状态与第一荷质比状态类似。
[0054]在图4A-4C所示实施例中，充电电极44是偏转设备14的一部分。电偏置的充电电极44位于液体喷流与截断点相邻的一侧，不仅在液滴截断前将电荷吸引到喷流的末端，还在液滴从液体喷流截断之后吸引经充电的液滴。这种偏转机制已经在J.A.Katerberg的文章“Drop charging and deflection using a planar charge plate，，(关于非撞击打印技术的进展的第4届国际会议)中有所描述。捕获器47也构成偏转设备14的一部分。如美国专利N0.3，656，171所描述的，在导电的捕获器表面的前方穿过的经充电的液滴使得在导电的捕获器表面52上的表面电荷以使得经充电的液滴附贴到捕获器表面52上的方式重新分布。
[0055]为了将液滴有选择地打印到基板上，捕获器被用来拦截沿第一路径和第三路径行进的液滴。图4A-4C和图6A-6B示出这样的实施例，其中，捕获器拦截沿第一和第三路径行进的液滴，同时允许沿第二路径行进的液滴接触基板并被打印。在这些实施例中，对第一和第三电荷状态充电比对第二电荷状态充电更强。图5A-5C示出这样的实施例，其中，捕获器拦截沿第一和第三路径行进的液滴，同时允许沿第一路径行进的液滴接触基板并被打印。在该实施例中，对第二电荷状态充电比对第一和第三电荷状态充电更强。
[0056]图4A-4C示出连续液体喷射系统的主要组件的截面图并显示本发明的第一实施例的不同打印模式。该连续液体喷射系统包括打印头12，打印头12包括与用于发射液体流43的一个或多个喷嘴50的阵列流体连通的液体腔24。每个液体喷流与一个激励变换器59相关联。在所示实施例中，激励变换器59形成在喷嘴50周围的壁中。分开的激励变换器59可以与多个喷嘴中的每个喷嘴集成。激励变换器59由液滴形成波形源56致动，该液滴形成波形源56提供液体喷流43的周期性激励。
[0057]接地的捕获器47位于充电电极44下面。捕获器47的目的在于拦截或汇集经充电的液滴，以使得液滴不接触并被打印在打印介质或基板19上。为了图4A和随后附图所示的打印头12的正确工作，捕获器47和/或捕获器底板57接地，以允许在墨水流到捕获器表面52下面并进入墨水返回通道58时所拦截的液滴上的电荷消散。捕获器47的捕获器表面52相对于图2所示的液体喷流轴87具有角度Θ。如图4A所示，经充电的液滴36附贴到接地的捕获器47的捕获器表面52上。液滴36在充电液滴捕获器接触点26截击捕获器表面52，以形成行进到捕获器47的表面之下的墨水膜48。捕获器的底部具有半径为R的弯曲表面，包括底部捕获器板57和在底部捕获器板57上方的墨水回收通道58，用于捕获和回收在墨水膜48中的墨水。如果在液滴邻近电极截断的截断时间存在从电极44到液体喷流43的正电压电势差，则将在形成的液滴上引起负电荷，该负电荷将在液滴从液体喷流截断之后被保留。如果在液滴截断时不存在从电极44到液体喷流43的电压电势差，将预期在形成的液滴上将不会引起在液滴从液体喷流截断之后被保留的电荷。但是，由于从液体喷流截断的第二液滴35与经充电的第一液滴36电容耦合，因此即使在充电电极在第二电荷状态中处于OV时也会在第二液滴上引起小电荷。
[0058]为了简化对本发明的理解，图4A-4C针对如下情况绘制:第二电荷状态接近零电荷，以使得液滴对中的第二液滴35存在很小或不存在由第二路径37的方向所示的偏转。为了简化理解，第二路径37被绘制为与图2所示的液体喷流轴87相对应。实际上，在沿第二路径的液滴上可能存在小电荷，在此情况下，路径37将偏离液体喷流轴87。液滴对中的第一液滴36处于高电荷状态，以使得第一液滴36在沿着第一路径38行进时发生偏转。因此，本发明允许以液滴对频率fp=fc/2或液滴对周期Tp=ZTci，在每个液滴对周期打印一个打印液滴。我们将此定义为小液滴打印模式，以与大液滴打印模式对照，该小液滴打印模式实现液滴对中的一个液滴的打印，该液滴是以基本频率fo形成的，基本频率fo可以被调节到喷流截断的最佳频率，在大液滴打印模式中，使用大组合液滴来进行打印。
[0059]如上所述，即使在充电电极在第二电荷状态中处于OV时也会在第二液滴上引起小电荷。因此，第二液滴会经历小偏转。在某些实施例中，通过改变充电电极波形的第二电压状态来中和由第一液滴的电荷在第二液滴行引起的电荷。在第二电压状态下没有使用0V，而是使用相对OV的小偏移。该偏移电压被选择，以使得在第二电压状态期间在邻近充电电极截断的液滴上弓I起的电荷具有相同幅度，并与由先前液滴在截断液滴上弓I起的电荷具有相反极性。结果是得到基本不具有电荷的液滴，其基本不经历由于静电力所引起的偏转。DC偏移量取决于系统的特定配置(例如包括，在系统中是使用一个充电电极还是两个充电电极)或者系统的几何性(例如包括，喷流和(一个或多个)充电电极的相对位置)。通常，第二电压状态到第一电压状态的范围是介于33%和10%之间。例如，在某些应用中，当第一电压状态包括200伏时，第二电压状态包括50伏的DC偏移(第一电压状态的25%)。
[0060]认为连续的液滴36和35是一个液滴对，其中液滴对的第一液滴36被充电电极充电到第一荷质比状态，液滴对的第二液滴35被充电电极充电到第二荷质比状态。图4A示出全打印条件，其中形成液滴对的长序列。由于在这两个液滴上的不同荷质比，它们经历由偏转设备14引起的不同偏转量，偏转设备14包括接地的沟槽47和充电设备83，充电设备83包括电极44、充电电压源51和充电电极波形97。充电电极波形97独立于打印数据并具有液滴35和36的液滴形成的基本频率的一半的重复频率。第一液滴36被偏转以跟从第一路径38，而第二液滴35跟从第二路径37以撞击记录介质19，从而在记录介质19以速度Vffl移动的同时使得打印的墨滴46沉积到该记录介质上。
[0061]图4A示出根据本发明的连续喷墨系统的第一实施例的穿过液体喷流43的截面图，并显示在全打印条件下的液滴对序列，其中每个液滴对的第二液滴35由充电电极44充电到第二荷质比状态并且没有被吸引到捕获器47，而是作为打印液滴46的序列被打印在记录介质19上，液滴对的第一液滴36被充电电极44充电到第一荷质比状态并被吸引到捕获器47而没有被打印。为了如图4A所示产生液滴，通过液滴形成波形源56以基本周期T。、利用激励波形55进行的激励，以基本周期建立连续的液滴。结果，在液滴对中的第一和第二液滴没有混合，而是分开距离λ。应用到电极44的适当波形将是具有大致50%占空比的方波，其具有等于液滴对周期Tp=ZTci的周期，并且在高状态具有正电压，在低状态接地。
[0062]图4Β示出非打印条件，其中以基本频率的一半形成大液滴49的长序列。在高电压处于第一电压状态的同时大液滴49在电极附近截断，截断之后，大液滴49具有大致等于第一液滴36上的电荷的两倍的净电荷。大液滴上的净电荷对应于第三荷质比状态。偏转设备作用于具有第三荷质比状态的大液滴49，使得大液滴沿第三路径39行进。由于大液滴49具有与经充电的第一液滴36类似的荷质比，因此它们经历如第一液滴36类似幅度的偏转。结果，大液滴49沿类似于第一路径37的第三路径39行进，并在充电液滴捕获器接触点27被捕获器表面52拦截，以形成行进到捕获器47的表面之下的墨水膜48。对于第一液滴36的捕获器接触点26在高度上与对于大液滴49的捕获器接触点27类似。因此，如图4Β所示，在非打印条件下的液滴对序列中，所有液滴对都被组合和汇集，并且在记录介质19上没有打印液滴46。
[0063]图4C示出正常打印序列，其中，液滴对35和36与一些较大液滴49 一道生成。液滴35作为打印墨滴46被打印到移动的记录介质19上，而经充电的液滴36和经充电的较大液滴49被汇集而没有被打印。如参考图1的论述所描述的，打印墨滴46的图样将对应于来自图像源13的图像数据。
[0064]图5A-5C示出根据本发明的连续喷墨系统的替代实施例。示出穿过液体喷流的截面图，其中，大液滴49和没有偏转的第一液滴36被汇集，而经偏转的第二液滴35被打印。图5Α示出在全打印条件下的液滴对序列，图5Β示出在非打印条件下的液滴对序列，图5C示出正常打印条件，其中某些液滴被打印。在图5Β中，大液滴49在截断点附近被示为两个分开的液滴49a和49b，这两个液滴49a和49b可能一起截断，然后分开，再重新混合成单个大液滴49。液滴49a和49b还可能在几乎相同的时间分别截断为两个液滴，并随后混合成单个大液滴。在该实施例中，第一电压状态对应于低或零电压状态，因此在液滴对中的第一液滴上的第一电荷状态相对于液滴对中的第二液滴上的第二电荷状态是未经充电的。
[0065]图7示出利用应用到液滴形成变换器的不同激励波形、以基本频率的一半从喷流43截断液滴以生成大液滴49的图像。如图7的A、B和C所示，改变应用到液滴形成变换器的激励波形使得液滴形成动态改变。A示出这样的液滴对，它们作为单个液滴49截断并保持组合，B示出这样的液滴对,它们作为单个液滴49截断,分成液滴49a和49b,然后重新组合，C示出这样的液滴49a和4%，它们以几乎同时的截断时间单独截断，随后组合成单个液滴49。大液滴一旦完全形成，它们之间的平均距离是2 λ。所有液滴都在图7中示为BOL的截断平面上从喷流截断。
[0066]在图5A-5C所不实施例中，充电电极44包括位于液体喷流相对两侧的第一部分44a和第二部分44b，液体喷流在这两部分之间截断。通常，充电电极44的第一部分44a和第二部分44b或者是分开的不同电极，或者是同一设备的分开部分。如图4A-4C所论述，充电电压源51以液滴形成的液滴对频率来传送重复的充电电极波形97，以使得顺序的液滴对中的第一液滴36被充电电极44充电到第一电荷状态，并且液滴对中的第二液滴35被充电电极44充电到第二电荷状态。充电脉冲源51将充电电极的左右部分偏置到相同电势。在液体喷流的与第一部分44a相对一侧添加偏置到相同电势的第二充电电极部分44b使得在充电电极部分44a和44b之间产生一区域，该区域带有关于喷流的中心几乎左右对称的电场。结果，在电极间从液体喷流截断的液滴的充电对喷流的横向位置的小改变非常不敏感。电场关于液体喷流的近对称允许液滴在没有在截断点附近对液滴施加明显横向偏转力的情况下被充电。在该实施例中，偏转机制14包括位于充电电极44a和44b下方以及液滴49a和49b混合成单个大液滴49的混合点下方的一对偏转电极53和63。这两个电极之间的电势在电极之间产生将负充电的液滴偏转向左侧的电场。液滴偏转电场的强度取决于这两个电极之间的间隔以及它们之间的电压。在该实施例中，偏转电极53被正偏置，偏转电极63被负偏置。通过以相对于接地的液体喷流相反的极性偏置这两个电极，可以最小化它们对于从液体喷流截断的液滴的电荷的贡献。
[0067]在图5A-5C所示实施例中，已经使用刀刃型捕获器67来拦截非打印液滴轨迹。捕获器67包括沟槽部30并且位于一对偏转电极53和63下方。捕获器67和沟槽部30的朝向使得捕获器拦截针对单个未充电液滴沿第二路径37行进的液滴(如图5A所示)，还拦截沿第三路径39行进的大液滴49 (如图5B所示)，但是不拦截沿第一路径38行进的单个充电液滴36。优选地,捕获器被布置为使得撞击捕获器的液滴撞击沟槽部30的斜表面，以最小化碰撞时的飞溅。沿第一路径38行进的具有第一荷质比的充电液滴36被打印在记录介质19上。
[0068]为了下面论述，我们假设充电脉冲源51以液滴形成的基本频率的一半传送大约50%占空比的方波波形。当电极44上具有正电势时，液滴36在从接地的喷流43截断时在其上产生负电荷。当在形成液滴35期间在电极44上存在很少或不存在电压时，液滴35在从接地的喷流43截断时将在液滴35上引起很少或不引起电荷。在偏转电极53上布置正电势，这将吸引负充电的液滴朝向偏转电极53的平面。在偏转电极63上布置负电势将排斥负充电的液滴36远离偏转电极63，这将倾向于辅助液滴36偏转朝向偏转电极53。由施加的电压在偏转电极上产生的场将向液滴36提供足够的力，以使得它们可以足够偏转以避开沟槽部30并被打印在记录介质19上。为了图5A-5C所示配置正常工作，双态波形97的相位必须相对图4A-4C所示配置中所利用的双态波形97的相位相差大约180度。对于图5A-5C的配置，液滴35和大液滴49未被充电而打印液滴36被充电，而在图4A-4C所示配置中，液滴36和大液滴49被充电而打印液滴35未被充电。
[0069]图5C示出正常打印序列，其中液滴对35和36与某些较大液滴49 一道生成。充电的液滴36作为打印墨滴46被打印在移动的记录介质19上，并且未充电的液滴36和未充电的大液滴49被汇集而未被打印。打印墨滴46的图样将与参考图1的论述所描述的来自图像源13的图像数据相对应。在图5C所示实施例中，在充电电极和几何学的喷嘴板之间形成空气室61。由空气源(未示出)提供到空气室的空气在液体喷流和液滴流在充电电极的第一部分和第二部分44a和44b之间分别通过时(如箭头65所指示的)围绕液体喷流和液滴流。与初始液滴轨迹粗略平行移动的该空气流有助于减小对液滴的空气拉拽效应，该空气拉拽效应会产生液滴落点误差。
[0070]图6A-6B示出具有集成的电极和沟槽设计的根据本发明的连续喷墨系统的第二替代实施例的穿过液体喷流的截面图。图6A示出在全打印条件下的液滴对序列，图6B示出在非打印条件下的液滴对序列。在喷流43的右侧所示的所有组件都是可选的。绝缘体68和可选的绝缘体68a分别附贴在充电电极45和可选的第二充电电极部分45a的上表面，并充当间隔体来确保充电电极45和可选的充电电极45a的位置与液体喷流43的截断位置32相邻。在绝缘体68的顶部和喷嘴50的出口平面之间可以存在间隙66。充电电极45和45a的面向喷流43的边缘在图6A和图6B中是成角度的，以使得在截断区域电场的强度最大化，这将在充电液滴46上引起更多电荷。绝缘间隔体69还附贴在充电电极45的下表面。可选的绝缘间隔体71附贴在可选的充电电极45a的下表面。绝缘体68的下部区域具有在充电电极45的上表面附近、面向液体喷流43的绝缘粘合剂64。类似地，可选的绝缘体68a的下部区域具有在充电电极45a的上表面附近、面向液体喷流43的绝缘粘合剂64a。绝缘间隔体69也具有绝缘粘合剂62，其附贴在面向喷墨液滴的侧面以及电极45的下表面。可选的绝缘间隔体71也具有绝缘粘合剂62a，其附贴在面向喷墨液滴的侧面以及电极45的下表面。绝缘粘合剂64、64a、62和62a的目的在于防止液体在绝缘体的表面上形成连续的膜，并保持液体远离电极45来消除电气短路的可能。如图6A和6B所示，接地的沟槽47附贴在绝缘间隔体69和绝缘粘合剂64的下表面。附贴到可选的绝缘间隔体71的下表面的是接地的导体70。另一可选的绝缘体72附贴到接地的导体70的下表面。面对沟槽47的上部区域的可选的偏转电极74附贴到绝缘体72的下表面。可选的绝缘体73附贴到偏转电极74的下表面。接地的导体75的位置与沟槽47的底部区域相邻，并附贴到绝缘体73的下表面。接地的导体70充当电极45a和偏转电极74之间的屏障，以将液滴截断点附近的液滴充电区域与在捕获器前面的液滴偏转场隔离开。这有助于确保液滴在从喷流截断时不会由于偏转电极所产生的电场而被充电。接地的导体75的目的是要将捕获器的液滴撞击区域与由偏转电极产生的电场屏蔽开。在液滴撞击区域中这些场的存在可以有助于从沟槽47表面生成薄雾和喷洒。偏转电极74以与图5A-图5C所不的偏转电极63相同的方式工作。
[0071]图8示出根据本发明的连续喷墨系统，在从a到h的时间流逝序列中、产生连续液滴对的从单个喷流产生的液滴流的前视图。图8a示出非打印大液滴49(在截断点液滴49a和49b)的序列，非打印大液滴49通过在与充电电极44相邻的截断位置32从液体喷流43截断而产生，并在充电大液滴沟槽接触点27拦截沟槽，从而形成流到捕获器47的表面下面的墨水膜48。流到捕获器表面下面的墨水膜在捕获器表面的底部围绕半径(图4A中示为R)流动并流入捕获器47和捕获器底板57之间的墨水回收通道58中，打印机的墨水回收单兀15从墨水回收通道58将墨水收集。墨水回收通道58保持在真空下，以辅助墨水I旲48a到打印机的墨水回收单元中的回收。在该操作模式中，充电的大液滴49都被汇集而未被打印。图Sb示出在非打印液滴序列之后生成下一液滴对以产生第一打印液滴。该液滴对中的第一(低的)液滴36被充电,而第二 (高的)液滴35未被充电。未被充电的液滴被打印，而充电的液滴被汇集并被捕获器47捕获。图8c-8h示出连续的打印液滴对被生成。对角虚线81被称为液滴时间流逝序列指示符，其指示同一液滴在连续视图中的位置。在图8a中形成的最后一个非打印液滴对在图8c中被示出在充电组合液滴沟槽接触点27拦截到捕获器。在图8b中形成的第一打印液滴对中的第一充电液滴36在图8d中被不出在充电液滴沟槽接触点26拦截到捕获器。针对单个液滴的在捕获器上的接触点26在位置上与针对大液滴27的接触点类似，因为针对非打印液滴36和大非打印液滴49的荷质比大致相同。在图8b中形成的第一打印液滴对中的未充电打印液滴35在图8h中被示为到达记录介质19并作为打印液滴46被打印。
[0072]图9示出在打印期间，本发明的连续喷墨系统的打印头12的相邻液体喷流43的阵列9的前视图。各个喷嘴显示在正常打印操作期间将发生的不同的打印和非打印序列。充电电极44和捕获器47对于从打印头的线性喷嘴阵列中的所有喷嘴所发射的喷流是共用的。充电电极44与来自喷嘴阵列的每个液体喷流相关联，出于本发明的正确工作的需要，喷嘴阵列被放在与各个喷流的截断位置32相邻。当经充电的液滴36和经充电的大液滴49被拦截到捕获器并且未被充电的液滴35被打印时，在整个捕获器表面上形成连续的墨水膜48。当充电液滴36的路径38和充电的大液滴49的路径39基本相同时，所有汇集的液滴在大致相同的高度拦截到捕获器。这是在捕获器表面上建立稳定均匀的墨水膜以及实现液滴落点的高准确度所需要的。在沟槽上的墨水膜48在捕获器47和共用的捕获器底板57之间的通道中被收集并被发送到打印机的墨水回收单元。
[0073]图10示出根据本发明的实施例，显示液滴形成脉冲(液滴激励波形)、充电电极波形和液滴的截断时刻的时序图。图10的上半部分A显示针对线性喷嘴阵列中的单个喷嘴、作为时间的函数的液滴激励波形(加热器电压波形55)。图10的下半部分B显示作为时间的函数的共用充电电极电压波形，以及由各图的部分A中所示的各个液滴激励波形所产生的液滴的截断时刻。图10的两部分的时间轴都是按液滴对周期(编号从I到5)示出的，该液滴对周期等于液滴36和35的液滴形成的基本周期的两倍。图10所示视图显示在液滴对周期号2期间形成的一对液滴,在液滴对周期号2中，液滴之一被打印,而另一液滴被汇集(不打印)，而在液滴对周期号1、3、4、5中，只有未打印的大液滴被形成和汇集。在第二液滴对周期中的液滴形成波形包括导致形成第一液滴的波形部分、包括打印液滴形成脉冲98的部分和波形的另一部分，该部分包括非打印液滴形成脉冲99并导致第二液滴形成。图10的部分B不出作为时间的函数的充电电压V以及液滴截断事件发生的时刻，该充电电压V 一般称为由充电电压源51提供到充电电极(44或45)的充电电极波形97。充电电极波形97被示为虚线，并且被示为从高正电压状态到低电压状态的50%占空比的方波，其具有等于液滴对周期的周期，所述液滴对周期是液滴形成的基本周期的两倍，以使得在一个液滴充电波形周期期间可以建立两个液滴的一个液滴对或一个大液滴49。针对每个液滴对时间间隔的液滴充电波形包括第一电压状态96和第二电压状态95。第一电压状态对应于高正电压，第二电压状态对应于O伏附近的低电压。在部分B中，每个液滴从液体喷流截断的时刻被标记为菱形。已经画出从如图10的部分A所示在每个液滴对时间间隔期间发生的液滴形成脉冲到部分B中针对各个液滴中的每个液滴的相应截断时刻的箭头。延迟时间93显示在每个液滴对时间间隔中第一液滴形成加热器电压脉冲的起点和每个充电波形周期的起点之间的时间延迟。充电电极波形97的开始相位的时刻被调整，以适当地区分将被打印的液滴和不被打印的液滴之间的电荷电平差别。图10所示时序适合于图4和6所示的实施例，其中液滴对的第一液滴36和大液滴49是充电液滴，液滴对的第二液滴35是未充电液滴。延迟时间93改变液滴对周期的一半将产生经充电的第二液滴35和未经充电的第一液滴36和大液滴49，这适合于图5所示的实施例。因此，使用延迟时间93来将液滴形成设备与电极充电电压源同步，以便在充电电极波形和液滴形成波形源时钟之间保持固定的相位关系。
[0074]图10示出大液滴作为单个大液滴49整个截断的配置。每个非打印液滴对周期1、
3、4、5包括用于建立大液滴49的大液滴形成脉冲94。液滴对周期2具有打印液滴形成脉冲98和非打印液滴形成脉冲99。大液滴形成脉冲94的脉冲宽度可以被调整以改变大液滴49的截断时间，从而使得它们在高电压充电状态96期间截断。在液滴对周期2期间，液滴形成脉冲98致使第一液滴36在高电压状态95期间截断。液滴形成脉冲99致使第二液滴35在随后的低电压状态96期间截断。在高电压状态95期间截断的液滴36和49被充电电极所产生的电场充电，而液滴35不被充电电极充电。
[0075]图10示出打印低或未充电液滴的实施例。针对经充电的液滴将被打印而未被充电的液滴将被捕获的实施例，通过调整每个液滴对时间间隔中的第一液滴形成加热器电压脉冲的起点和充电波形周期的起点之间的延迟时间93，对充电电极波形97的开始相位进行相移。作为一个示例，将液滴的一个基本周期添加到延迟时间93将使得大液滴49和液滴36在截断时处于低电荷状态，而液滴35将处于高电荷状态以用于打印。
[0076]在上述实施例中，液滴对34中的第一液滴36和第二液滴35具有基本相同的体积。液滴对34或大液滴49的形成按液滴对周期Tp=ZTci发生。这实现高效的液滴形成以及以最高速度打印的能力。在其他实施例中，液滴对中的第一液滴和第二液滴的体积可能不同，并且形成液滴对34或大液滴49的液滴对周期Tp大于2?；，其中Ttl定义液滴对中的两个液滴中的较小液滴的周期。作为示例，液滴对中的第一和第二液滴可以具有4/3或3/2的体积比，这对应于71^/3或51^/3的液滴对周期Tp。通过Rayleigh截断频率Fk来确定最小液滴的尺寸。在这些实施例中，充电电极波形的周期将等于形成液滴对34或大液滴49的液滴对周期。
[0077]图11示出这样的实施例，其中液滴对中的第一和第二液滴具有相同体积。如图10，时间轴按液滴对循环或周期标记。每个非打印液滴周期包括第一液滴形成脉冲91和第二液滴形成脉冲92。在液滴对周期内第一和第二液滴形成脉冲91和92之间的时间小于第二液滴形成脉冲和随后的液滴对周期中的第一液滴形成脉冲之间的时间。结果，液滴对中的第一液滴大于该液滴对的第二液滴。第一和第二液滴形成脉冲之间的不均匀时间可以产生液滴对的第一和第二液滴之间的速度差。利用这样的速度差，液滴对的第一和第二液滴可以混合以形成大液滴49而无需使用速度调节脉冲。在充电电极波形97的第一电压状态95期间，形成大液滴49的液滴在时间上彼此接近地截断(类似于图7C所示)。使用由脉冲101、102和103构成的不同液滴形成波形来在第二液滴对周期中建立打印液滴。选择用于第二液滴对周期的波形来致使第一液滴36在充电电极波形97的第一电压状态95期间截断并且第二液滴35在第二电压状态96期间截断，并且防止液滴35和36混合。在某些实施例中，波形脉冲101和102的时序可以与波形脉冲91和92相同。脉冲103延迟液滴对中第二液滴的截断并防止第二液滴对周期的液滴混合，从而允许液滴对中的第二液滴被打印。
[0078]类似地，在前述实施例中，使用具有两个电压状态的充电电极波形，其中每个状态对于总周期的一半是活动的。在其他实施例中，可以使用具有等于用于形成液滴对34或大液滴49的液滴对周期的周期的其他充电电极波形。图11示出一个实例，其中波形97具有两个电荷状态，这两个电荷状态针对液滴对周期期间的不同时段是活动的。
[0079]一般而言，取决于所打印的图像的分辨率要求，本发明可以被实施用于建立1-1OOpl范围内的打印液滴，其中喷嘴直径在5-50 μ m范围内。喷流速度优选地在10_30m/s范围内。基本液滴生成频率优选地在50-1000kHz范围内。
[0080]本发明允许在不需要如传统的基于静电偏转的喷墨打印机那样针对液体喷流阵列中的每个液体喷流使用单独的充电电极的情况下选择用于打印或非打印的液滴。与之相反，使用单个共用充电电极对来自阵列中的液体喷流的液滴充电。这消除了将每个充电电极与喷嘴严格对准的需求。利用与不同的液体喷流相关联的充电电极对来自一个液体喷流的液滴进行串话充电(crosstalk charging)不再是问题。由于串话充电不是问题，因此不需要如传统液滴充电系统所要求的最小化充电电极和液体喷流之间的距离。共用充电电极还提供改善的充电和偏转效率，从而允许喷流和电极之间更大的分离距离。可以使用范围在25-300μπι内的充电电极和喷流轴之间的距离。取消针对每个液体喷流的单独的充电电极还允许比传统的静电偏转连续喷墨系统更高的喷嘴密度，传统的静电偏转连续喷墨系统要求针对每个喷嘴具有单独的充电电极。喷嘴阵列密度可以在每英寸75喷嘴(npi)到1200npi的范围内。
[0081]参考图12，喷射液体液滴的方法开始于步骤150。在步骤150，在足以通过液体腔的喷嘴喷射液体喷流的压力下提供液体。步骤150后跟随步骤155。
[0082]在步骤155，通过向液滴形成设备提供液滴形成波形以致使液体喷流的部分截断成一系列液滴来调节液体喷流。该调节选择性地致使液体喷流的一些部分截断成沿一路径行进的液滴对，包括第一液滴和第二液滴。每个液滴对按照液滴对周期在时间上平均地分开。该调节选择性地致使液体喷流的其他部分截断成沿所述路径行进的一个或多个第三液滴，第三液滴按相同的液滴对周期平均地分开，第三液滴比第一液滴和第二液滴大。选择形成第一和第二液滴的液滴对还是形成大液滴是基于打印数据。步骤155后跟随步骤160。
[0083]在步骤160,提供充电设备。该充电设备包括充电电极和变化电势源。充电电极与液体喷流相关联。变化电势源通过提供波形到充电电极来改变充电电极和液体喷流之间的电势。该波形包括等于形成液滴对或第三液滴的液滴对周期的周期、第一区别电压状态和第二区别电压状态。到充电电极的波形不依赖于打印数据。步骤160后跟随步骤165。[0084]在步骤165，充电设备和液滴形成设备被同步，以在第一液滴上产生第一荷质比，在第二液滴上产生第二荷质比，并在第三液滴上产生第三荷质比，第三荷质比与第一荷质比和第二荷质比中的一个基本相同。步骤165后跟随步骤170。
[0085]在步骤170，使用偏转设备来致使具有第一荷质比的第一液滴沿第一路径行进，具有第二荷质比的第二液滴沿第二路径行进，并且具有第三荷质比的第三液滴沿第三路径行进；第三路径与第一路径和第二路径中的一个基本相同。步骤170后跟随步骤175。
[0086]在步骤175，使用捕获器来拦截沿第一路径或第二路径中的一个行进的液滴。该捕获器还被用来拦截沿第三路径行进的液滴。
[0087]注意，在步骤155中提供到液滴形成设备的波形取决于图像数据，而在步骤160中提供到充电电极的波形独立于图像数据。
[0088]部件列表
[0089]10连续喷墨打印系统
[0090]11墨水库
[0091]12打印头或液体喷射器
[0092]13图像源
[0093]14偏转机制
[0094]15墨水回收单元
[0095]16图像处理器
[0096]17逻辑控制器
[0097]18激励控制器
[0098]19记录介质
[0099]20墨水压力调节器
[0100]21介质传输控制器
[0101]22传输滚轮
[0102]24液体腔
[0103]26充电液滴沟槽接触点
[0104]27充电组合液滴沟槽接触点
[0105]30沟槽部
[0106]31液滴混合位置
[0107]32截断位置
[0108]34液滴对
[0109]35液滴对的第二液滴
[0110]36液滴对的第一液滴
[0111]37第二路径
[0112]38第一路径
[0113]39第三路径
[0114]40连续液体喷射系统
[0115]42液滴形成设备变换器
[0116]43液体喷流[0117]44充电电极
[0118]44a第二充电电极
[0119]45充电电极
[0120]45a第二充电电极
[0121]46打印墨滴
[0122]47捕获器
[0123]48墨水 膜
[0124]49大液滴
[0125]50喷嘴
[0126]51充电电压源
[0127]52捕获器表面
[0128]53偏转电极
[0129]54第三替代路径
[0130]55激励波形
[0131]56激励波形源
[0132]57捕获器底板
[0133]58墨水回收通道
[0134]59激励变换器
[0135]60激励设备
[0136]61空气室
[0137]62绝缘粘合剂
[0138]62a第二绝缘粘合剂
[0139]63偏转电极
[0140]64绝缘粘合剂
[0141]64a第二绝缘粘合剂
[0142]65指示空气流方向的箭头
[0143]66缝隙
[0144]67捕获器
[0145]68绝缘体
[0146]68a绝缘体
[0147]69绝缘体
[0148]70接地导体
[0149]71绝缘体
[0150]72绝缘体
[0151]73绝缘体
[0152]74偏转电极
[0153]75接地导体
[0154]81液滴时间流逝序列指示符
[0155]83充电设备[0156]87液体喷流中心轴
[0157]89液滴形成设备
[0158]91第一液滴形成脉冲
[0159]92第二液滴形成脉冲
[0160]93相位延迟时间
[0161]94大液滴形成脉冲
[0162]95第一电压状态
[0163]96第二电压状态
[0164]97充电电极波形
[0165]98打印液滴形成脉冲
[0166]99非打印液滴形成脉冲
[0167]101打印液滴形成波形的第一脉冲
[0168]102打印液滴形成波形的第二脉冲
[0169]103打印液滴形成波形的第三脉冲
[0170]150通过喷嘴提供加压液体的步骤
[0171]155使用液滴形成设备来调节液体喷流的步骤
[0172]160提供充电设备的步骤
[0173]165同步充电设备和液滴形成设备的步骤
[0174]170偏转液滴的步骤
[0175]175拦截所选择的液滴的步骤
【权利要求】
1.一种连续液体喷射系统，包括: 与喷嘴流体连通的液体腔，该液体腔包含液体，液体受到足以通过所述喷嘴喷射液体喷流的压力； 与所述液体喷流相关联的液滴形成设备，该液滴形成设备可操作用来在所述液体喷流中产生调节，以选择性地致使所述液体喷流的部分截断成沿一路径行进的一个或多个液滴对，每个液滴对按液滴对周期平均地分开，每个液滴对包括第一液滴和第二液滴，所述液滴形成设备还可操作用来在所述液体喷流中产生调节，以选择性地致使所述液体喷流的部分截断成沿所述路径行进的一个或多个第三液滴，所述第三液滴按相同的液滴对周期平均地分开，并且所述第三液滴比所述第一液滴和所述第二液滴大； 充电设备，包括: 与所述液体喷流相关联的充电电极；以及 在所述充电电极和所述液体喷流之间的变化电势源，所述变化电势源提供波形，该波形包括与形成所述液滴对或所述第三液滴的液滴对周期相等的周期，所述波形包括第一区别电压状态和第二区别电压状态，所述充电设备与所述液滴形成设备同步，以在所述液滴对中的所述第一液滴上产生第一荷质比，在所述液滴对中的所述第二液滴上产生第二荷质比，并且在所述第三液滴上产生第三荷质比，所述第三荷质比与所述第一荷质比基本相同；以及 偏转设备，该偏转设备致使所述液滴对中的具有所述第一荷质比的所述第一液滴沿第一路径行进，并致使所述液滴对中的具有所述第二荷质比的所述第二液滴沿第二路径行进，并致使具有所述第三荷质比的所述第三液滴沿第三路径行进。
2.如权利要求1所述的系统，还包括: 捕获器，该捕获器被布置用于拦截沿所述第三路径行进的液滴并拦截沿所述第一路径行进的液滴。
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基本相同。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述液体包括用于在记录介质打印的墨水。
5.如权利要求1所述的系统，所述喷嘴是喷嘴阵列中的一个，并且所述充电设备的所述充电电极由从所述喷嘴阵列中的喷嘴喷射的每个所述液体喷流共用并与每个所述液体喷流相关联。
6.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基本相同的体积。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述第三液滴具有与所述第一液滴和所述第二液滴的体积之和基本相等的体积。
8.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流中的一个相关联的液滴形成变换器；以及 液滴形成波形源，其向所述液滴形成变换器提供液滴形成波形。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述液滴形成变换器是如下设备中的一个:热设备、压电设备、MEMS致动器、电水动力设备、光设备、电致伸缩设备，以及它们的组合。
10.如权利要求8所述的系统，其中提供到所述液滴形成变换器的所述液滴形成波形可以调节液体喷流截断相位、液滴速度和液滴体积中的至少一个。
11.如权利要求8所述的系统，其中提供到所述液滴形成变换器的所述液滴形成波形响应于激励控制器所提供的打印数据。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述液滴形成波形包括建立所述液滴对中的所述第一液滴的第一部分和建立所述液滴对中的所述第二液滴的第二部分。
13.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未被充电的。
14.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流之间的所述变化电势源不响应于由激励控制器所提供的打印数据。
15.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流之间的所述变化电势源产生如下波形，其中所述第一区别电压状态和所述第二区别电压状态各自针对等于所述液滴对周期的一半的时间间隔是活动的。
16.如权利要求1所述的系统，其中所述充电电极被置于与所述液体喷流的截断位置相邻。
17.如权利要求1所述的系统，其中所述偏转设备还包括用于偏转充电液滴的至少一个偏转电极，所述至少一个偏转电极与一电势源和地中的一个电气连通。
18.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，该充电电极包括位于所述液体喷流的第一侧的第一部分和位于所述液体喷流的第二侧的第二部分。
19.如权利要求1所述的系统，其中所述偏转设备还包括与电势源电气连通的偏转电极，其建立液滴偏转场来偏转充电液滴。
20.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按基本周期平均地分开，并且液滴对周期 是基本周期的两倍。
21.如权利要求1所述的系统，其中所述第二区别电压状态包括DC偏移。
22.—种喷射液体液滴的方法，包括: 提供液体，该液体受到足以通过液体腔的喷嘴喷射液体喷流的压力； 使用与所述液体喷流相关联的液滴形成设备来调节所述液体喷流，以选择性地致使所述液体喷流的部分截断成沿一路径行进的一个或多个液滴对，每个液滴对按液滴对周期平均地分开，每个液滴对包括第一液滴和第二液滴； 使用所述液滴形成设备来调节所述液体喷流，以选择性地致使所述液体喷流的部分截断成沿所述路径行进的一个或多个第三液滴，所述第三液滴按相同的液滴对周期平均地分开，所述第三液滴比所述第一液滴和所述第二液滴大； 提供充电设备，包括: 与所述液体喷流相关联的充电电极；以及 在所述充电电极和所述液体喷流之间的变化电势源，所述变化电势源提供波形，该波形包括与形成液滴对或第三液滴的液滴对周期相等的周期，所述波形包括第一区别电压状态和第二区别电压状态； 使所述充电设备与所述液滴形成设备同步，以在所述液滴对中的所述第一液滴上产生第一荷质比，在所述液滴对中的所述第二液滴上产生第二荷质比，并且在所述第三液滴上产生第三荷质比，所述第三荷质比与所述第一荷质比基本相同；以及 使用偏转设备，致使所述液滴对中的具有所述第一荷质比的所述第一液滴沿第一路径行进，致使所述液滴对中的具有所述第二荷质比的所述第二液滴沿第二路径行进，并致使具有所述第三荷质比的所述第三液滴沿第三路径行进。
23.如权利要求22所述的方法，还包括: 使用捕获器拦截沿所述第一路径和所述第三路径行进的液滴。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述第三路径与所述第一路径和所述第二路径中的一个基本相同。
25.如权利要求22所述的方法，其中所述液体包括用于在记录介质上打印的墨水。
26.如权利要求22所述的方法，所述喷嘴是喷嘴阵列中的一个，并且所述充电设备的所述充电电极包括由从所述喷嘴阵列中的喷嘴喷射的每个所述液体喷流共用并与每个所述液体喷流相关联的电极。
27.如权利要求22所述的方法，其中所述第一液滴和所述第二液滴具有基本相同的体积。
28.如权利要求22所述的方法，其中所述第三液滴具有与所述第一液滴和所述第二液滴的体积之和基本相等的体积。
29.如权利要求22所述的方法，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流中的一个相关联的液滴形成变换器；以及 液滴形成波形源，其向所述液滴形成变换器提供液滴形成波形。
30.如权利要求29所述·的方法，其中所述液滴形成变换器是如下设备中的一个:热设备、压电设备、MEMS致动器、电水动力设备、光设备、电致伸缩设备，以及它们的组合。
31.如权利要求29所述的方法，其中提供到所述液滴形成变换器的所述液滴形成波形可以调节液体喷流截断相位、液滴速度和液滴体积中的至少一个。
32.如权利要求29所述的方法，其中提供到所述液滴形成变换器的所述液滴形成波形响应于激励控制器所提供的打印数据。
33.如权利要求29所述的方法，其中所述液滴形成波形包括建立所述液滴对中的所述第一液滴的第一部分和建立所述液滴对中的所述第二液滴的第二部分。
34.如权利要求22所述的方法，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未被充电的。
35.如权利要求22所述的方法，其中在所述充电电极和所述液体喷流之间的所述变化电势源不响应于由激励控制器所提供的打印数据。
36.如权利要求22所述的方法，其中在所述充电电极和所述液体喷流之间的所述变化电势源产生如下波形，其中所述第一区别电压状态和所述第二区别电压状态各自针对等于所述液滴对周期的一半的时间间隔是活动的。
37.如权利要求22所述的方法，其中所述充电电极被置于与所述液体喷流的截断位置相邻。
38.如权利要求22所述的方法，其中所述偏转设备还包括用于偏转充电液滴的至少一个偏转电极，所述至少一个偏转电极与一电势源和地中的一个电气连通。
39.如权利要求22所述的方法，其中所述充电设备包括充电电极，该充电电极包括位于所述液体喷流的第一侧的第一部分和位于所述液体喷流的第二侧的第二部分。
40.如权利要求22所述的方法，其中所述偏转设备还包括与电势源电气连通的偏转电极，其建立液滴偏转场来偏转充电液滴。
41.如权利要求22所述的方法，其中所述第一液滴和所述第二液滴按所述液滴对周期的一半平均地分开。
42.如权利要求22所述 的方法，其中所述第二区别电压状态包括DC偏移。
【文档编号】B41J2/08GK103547455SQ201280024586
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年5月23日 优先权日:2011年5月25日
【发明者】H·V·潘彻韦格, M·A·马库斯, J·A·凯特伯格 申请人:伊斯曼柯达公司