專利名稱：噴墨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及微滴噴射裝置。
背景技術(shù)：
用于生成打印介質(zhì)的按需噴墨技術(shù)已被用在諸如打印機(jī)、繪圖儀以及傳真機(jī)的商品中。通常，這樣形成噴墨圖像，即，使裝在打印頭或打印頭組件中的多個(gè)微滴發(fā)生器噴射的墨滴選擇性地落在接收表面上。例如，打印頭組件和接收表面相對(duì)彼此移動(dòng)，而微滴發(fā)生器被控制成以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)噴射微滴，例如通過(guò)一個(gè)合適的控制器。接收表面可為轉(zhuǎn)移表面或打印介質(zhì)，比如紙張。在轉(zhuǎn)移表面的情況下，其上打印的圖像隨后被轉(zhuǎn)移到輸出的打印介質(zhì)如紙張上。
已知的噴墨微滴發(fā)生器結(jié)構(gòu)采用機(jī)電換能器來(lái)使墨水從墨水室中進(jìn)入微滴成形輸出通道，且難于控制微滴速度和/或微滴質(zhì)量。


圖1是按需噴墨微滴噴射裝置一實(shí)施例的示意性方框圖；圖2是可用在圖1微滴噴射裝置中的微滴發(fā)生器一實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3是驅(qū)動(dòng)信號(hào)一實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可用于驅(qū)動(dòng)圖2的微滴發(fā)生器；圖4是驅(qū)動(dòng)信號(hào)另一實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可用于驅(qū)動(dòng)圖2的微滴發(fā)生器；圖5是驅(qū)動(dòng)信號(hào)又一實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可用于驅(qū)動(dòng)圖2的微滴發(fā)生器；圖6是驅(qū)動(dòng)信號(hào)另一實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)可用于驅(qū)動(dòng)圖2的微滴發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式
圖1是一按需噴墨打印裝置實(shí)施例的示意方框圖，該打印裝置包括一個(gè)控制器10和一個(gè)打印頭組件20，該打印頭組件20可以包括許多噴射微滴的微滴發(fā)生器。該控制器10通過(guò)給每個(gè)微滴發(fā)生器提供對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)選擇性地激發(fā)微滴發(fā)生器。每個(gè)微滴發(fā)生器都可以使用壓電換能器。作為其他示例，每個(gè)微滴發(fā)生器可以使用剪切振模換能器、環(huán)形收縮換能器、電致伸縮換能器、電磁換能器或磁敏限制性換能器。該打印頭組件20可以由片狀薄片或薄板堆積而成，如不銹鋼。
圖2是一個(gè)微滴發(fā)生器30的實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)圖，該微滴發(fā)生器30可以用在圖1中示出的打印裝置的打印頭組件20中。微滴發(fā)生器30包括一個(gè)入口通道31，該入口通道31接收來(lái)自歧管、儲(chǔ)存器或其他墨水容納結(jié)構(gòu)中的墨水33。墨水33流入一個(gè)被限定在一側(cè)的壓力或泵室35中，例如通過(guò)一個(gè)柔軟的隔板37。一個(gè)機(jī)電換能器39與該柔軟的隔板37相連，并可例如覆蓋在壓力室35上。該機(jī)電換能器39可以是一個(gè)壓電換能器，其包括一個(gè)壓電元件41，例如被安置在電極43之間，電極43從控制器10接收微滴噴射和不噴射信號(hào)。機(jī)電換能器39的激發(fā)使得墨水從壓力室35流到微滴成形輸出通道45，墨滴49從該輸出通道45噴向接收介質(zhì)48，它例如可以是一個(gè)轉(zhuǎn)移表面。該輸出通道45可以包括噴嘴或噴孔47。
墨水33可以被熔化或被換相成固體墨，且該機(jī)電換能器39可以是一個(gè)壓電換能器，例如，其在一種彎曲模式下操作。
圖3和4是驅(qū)動(dòng)微滴噴射信號(hào)或波形51實(shí)施例的示意圖，該驅(qū)動(dòng)微滴噴射信號(hào)或波形51在噴射區(qū)間T被提供給打印頭以將墨滴噴射出來(lái)。隨時(shí)間變化的微滴噴射波形51被成形或構(gòu)造成激勵(lì)機(jī)電換能器，從而使微滴發(fā)生器噴射出墨滴。波形51的持續(xù)時(shí)間可小于噴射區(qū)間T。作為示例，噴射區(qū)間T可落在約100-約25微秒的范圍內(nèi)，這樣微滴發(fā)生器就可按照約10-約40KHz范圍內(nèi)的微滴噴射頻率操作，例如，噴射區(qū)間T基本上等于微滴噴射頻率的倒數(shù)。波形51的總時(shí)間可例如為約20-約30微秒。
作為示例，微滴噴射波形51可為兩極電壓信號(hào)，其順次具有正脈沖分量61、第一負(fù)脈沖分量71、時(shí)延以及第二負(fù)脈沖分量72。脈沖相對(duì)于比如零伏的基準(zhǔn)為正或負(fù)。每個(gè)脈沖的特征在于具有脈沖寬度DP、DN1、DN2，為了方便起見，它們是在脈沖過(guò)渡時(shí)間之間測(cè)量的(即，從基準(zhǔn)過(guò)渡和過(guò)渡到基準(zhǔn))。每個(gè)脈沖的特征還在于具有峰值脈沖幅度MP、MN1、MN2，其在此為正數(shù)。
正脈沖61可具有約10-約16微秒的持續(xù)時(shí)間DP。第一負(fù)脈沖71可具有約3-約7微秒的持續(xù)時(shí)間DN1。第二負(fù)脈沖72可具有約2-約8微秒的持續(xù)時(shí)間DN2。這樣一來(lái)，正脈沖61的持續(xù)時(shí)間就大于第一負(fù)脈沖71的持續(xù)時(shí)間DN1，且大于第二負(fù)脈沖72的持續(xù)時(shí)間DN2。第二負(fù)脈沖72的持續(xù)時(shí)間DN2可小于或大于第一負(fù)脈沖71的持續(xù)時(shí)間DN1。第一和第二負(fù)脈沖71、72的持續(xù)時(shí)間DN1、DN2可相類似。
正脈沖61可具有約33-約47伏的峰值MP。例如，正脈沖61的峰值MP可約為39伏或更小。正脈沖61可例如包括四個(gè)區(qū)段第一正向段61A、第二正向段61B、基本恒定的水平段61C以及負(fù)向段61D。第一正向段61A要比第二正向段61B陡。
第一負(fù)脈沖71可具有約30-約47伏的峰值MN1。例如，第一負(fù)脈沖71的峰值MN1可約為35伏或更小。第一負(fù)脈沖71的峰值MN1可小于正脈沖61的峰值MP。第一負(fù)脈沖71可例如包括四個(gè)區(qū)段第一負(fù)向段71A、第二負(fù)向段71B、基本恒定的水平段71C以及正向段71D。第一負(fù)向段71A要比第二負(fù)向段71B陡?；竞愣ǖ乃蕉?1C可短于正脈沖61基本恒定的水平段61C。
第二負(fù)脈沖72可具有約15-約47伏的峰值MN2。例如，第二負(fù)脈沖72的峰值MN2可約為22伏或更小。第二負(fù)脈沖72的峰值MN2可小于正脈沖61的峰值MP，且小于第一負(fù)脈沖61的峰值MN1。第二負(fù)脈沖72可例如為三角形(圖3)或梯形(圖4)。在三角形的實(shí)施例中，第二負(fù)脈沖72包括一個(gè)負(fù)向段72A和一個(gè)正向段72B。在梯形的實(shí)施例中，第二負(fù)脈沖72包括一個(gè)第一負(fù)向段172A、一個(gè)基本恒定的水平段172B以及一個(gè)正向段172C。
在操作中，正脈沖61和第一負(fù)脈沖71通過(guò)改變壓力室35(圖2)的容積而噴射出微滴。第二負(fù)脈沖72是在噴射微滴之后出現(xiàn)的，并可起重調(diào)微滴發(fā)生器的作用，從而使得隨后的微滴基本上具有與微滴剛噴射時(shí)相同的質(zhì)量和速度。第二負(fù)脈沖72具有與前面的第一負(fù)脈沖71相同的極性，這就會(huì)將噴嘴47處的彎液面向內(nèi)拉，從而有助于防止彎液面斷裂。如果彎液面斷裂且墨水滲出噴嘴，微滴發(fā)生器就不能進(jìn)行隨后的微滴噴射。
第一負(fù)脈沖71與第二負(fù)脈沖72之間的時(shí)延可為約2-約7微秒。
第二負(fù)脈沖72的形狀可如此選擇，即，(1)能量的修正量將通過(guò)第二負(fù)脈沖施加，從而取消微滴噴射后殘留在微滴發(fā)生器中的剩余能量；(2)第二負(fù)脈沖自身不會(huì)噴射微滴；(3)微滴發(fā)生器不會(huì)通過(guò)噴嘴吸收氣泡。作為示例，第二負(fù)脈沖72可為常規(guī)的三角形(圖3)或梯形(圖4)。其他形狀也可采用。
更為常規(guī)的設(shè)想是，波形51順次包括具有第一極性的第一脈沖、具有第二極性的第二脈沖、時(shí)延以及具有第二極性的第三脈沖。圖5和6是極性與圖3和4的波形相反的驅(qū)動(dòng)微滴噴射信號(hào)或波形51的實(shí)施例的示意圖。圖5和6的波形包括負(fù)脈沖61、第一正脈沖71、時(shí)延以及第二正脈沖72。圖5和6波形脈沖的持續(xù)時(shí)間DN、DP1、DP2和幅度MN、MP1、MP2基本上可與圖3和4中相應(yīng)的波形脈沖的持續(xù)時(shí)間DN、DP1、DP2和幅度MN、MP1、MP2相同。
在圖5和6的波形中，負(fù)脈沖61例如可包括四個(gè)區(qū)段第一負(fù)向段61A、第二負(fù)向段61B、基本恒定的水平段61C以及正向段61D。第一負(fù)向段61A要比第二負(fù)向段61B陡。第一正脈沖71可例如包括四個(gè)區(qū)段第一正向段71A、第二正向段71B、基本恒定的水平段71C以及負(fù)向段71D。第一正向段71A要比第二正向段71B陡?；竞愣ǖ乃蕉?1C可短于負(fù)脈沖61基本恒定的水平段61C。第二正脈沖72可例如為三角形(圖5)或梯形(圖6)。在三角形的實(shí)施例中，第二正脈沖72包括一個(gè)正向段72A和一個(gè)負(fù)向段72B。在梯形的實(shí)施例中，第二正脈沖72包括第一正向段172A、基本恒定的水平段172B以及負(fù)向段172C。
正如原始公開及可作修改的那樣，權(quán)利要求包括多種變化、替換、改型、改進(jìn)、等價(jià)物以及在此披露的實(shí)施例和啟示的實(shí)質(zhì)等價(jià)物，包括那些當(dāng)前意想不到或無(wú)法理解以及例如可能由申請(qǐng)人/專利權(quán)人以及其他人提出的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種微滴噴射裝置，包括一個(gè)微滴發(fā)生器；一個(gè)在微滴噴射間隔中施加到微滴發(fā)生器上的微滴噴射波形；該微滴噴射波形順次包括第一極性的脈沖、第二極性的第一脈沖、時(shí)延間隔以及第二極性的第二脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，微滴發(fā)生器包括壓電換能器。
3.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第一極性的脈沖和第二極性的第一脈沖都被構(gòu)造成噴射微滴。
4.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第一極性的脈沖和第二極性的第一脈沖都被構(gòu)造成噴射微滴；以及第二極性的第二脈沖被構(gòu)造成驅(qū)散噴射微滴后殘留在微滴發(fā)生器中的剩余能量。
5.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第一極性的脈沖和第二極性的第一脈沖都被構(gòu)造成噴射微滴；以及第二極性的第二脈沖被構(gòu)造成防止微滴噴射后微滴發(fā)生器中的彎液面發(fā)生斷裂。
6.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，時(shí)延為約2-約7微秒。
7.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，微滴發(fā)生器是以至少約為10KHz的微滴噴射頻率操作的。
8.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，微滴發(fā)生器是以約10-約40KHz的微滴噴射頻率操作的。
9.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第一脈沖的持續(xù)時(shí)間小于第一極性脈沖的持續(xù)時(shí)間。
10.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖的持續(xù)時(shí)間小于第一極性脈沖的持續(xù)時(shí)間。
11.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖的持續(xù)時(shí)間小于第二極性的第一脈沖的持續(xù)時(shí)間。
12.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖具有通常為三角形的形狀。
13.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖具有通常為梯形的形狀。
14.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第一極性的脈沖幅度為約33-約47伏。
15.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第一極性的脈沖幅度僅約為39伏。
16.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第一脈沖的峰值為約30-約47伏。
17.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第一脈沖的峰值僅約為35伏。
18.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖的峰值為約15-約47伏。
19.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖的峰值僅約為22伏。
20.如權(quán)利要求1所述的微滴噴射裝置，其特征在于，第二極性的第二脈沖的峰值小于第二極性的第一脈沖的峰值。
全文摘要
一種微滴噴射裝置，包括一個(gè)微滴發(fā)生器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形順次包括第一極性的脈沖、第二極性的第一脈沖、時(shí)延間隔以及第二極性的第二脈沖。
文檔編號(hào)B41J2/045GK1613646SQ20041009059
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者D·D·達(dá)林 申請(qǐng)人:施樂公司