專利名稱：具有射流速度補(bǔ)償?shù)膰娔蛴≡O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印機(jī)(尤其是所謂的寬幅打印機(jī))的打印質(zhì)量的改進(jìn)。更具體地，本發(fā)明涉及一種補(bǔ)償射流速度的變化的方法和設(shè)備，尤其是在打印頭 中采用大量射流時(shí)。
背景技術(shù)：
工業(yè)噴墨打印機(jī)可用來在所制造的產(chǎn)品上或在包裝上打印字符串、標(biāo)識或更復(fù)雜 的圖案，在困難的環(huán)境條件下，經(jīng)常是從可變數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)開始。這種類型的打印機(jī)有兩種主要的技術(shù)家族；一種由“按需供墨”打印機(jī)組成，而另 一種由“連續(xù)射流”打印機(jī)組成。在所有情況中，在給定的時(shí)刻，打印頭在非常短的時(shí)間內(nèi)噴射出排列在一段(a segment of)待打印表面上的液滴的組合。在通常與打印頭噴嘴所處的段垂直的方向上，在 打印頭相對于支架相對位移之后，噴射出新的液滴的組合。在一段中具有可變的液滴的組 合和打印頭相對于產(chǎn)品的規(guī)則的相對位移，重復(fù)這樣的過程，導(dǎo)致圖案的打印，所述圖案具 有的高度等于段的高度且長度不受打印過程的限制?！鞍葱韫┠贝蛴C(jī)直接并特定地產(chǎn)生構(gòu)成打印圖案的段所必需的液滴。用于這種 類型的打印機(jī)的打印頭包括多個(gè)通常沿著一軸線排列的噴墨噴嘴。通常是壓電致動(dòng)器，或 者可能是熱致動(dòng)器，在噴嘴的上游側(cè)上的墨水中產(chǎn)生壓力脈沖，局部地導(dǎo)致墨滴由所涉及 的噴嘴噴出(expell)，從而對于每個(gè)噴嘴獨(dú)立地確定根據(jù)給定時(shí)刻的所需組合是否噴射液滴。連續(xù)射流打印機(jī)通過在壓力下使用導(dǎo)電墨水來操作，并允許從校準(zhǔn)的噴嘴中逸 出，從而形成噴墨。在精確的噴射位置，在周期性激勵(lì)裝置的作用下，噴墨被分解為規(guī)則的 時(shí)間間隔。通常在所謂的射流“斷”點(diǎn)處，由位于噴嘴輸入側(cè)上的墨水中的壓電晶體的周期 性變化引起噴墨的這種被迫分裂。從斷點(diǎn)開始，連續(xù)射流被轉(zhuǎn)換成一致間隔處的相同的墨 滴流。將稱作“充電電極”的第一組電極放置在靠近斷點(diǎn)的位置，其功能是將預(yù)定量的電荷 選擇性地轉(zhuǎn)移至液滴流中的每個(gè)液滴。然后，射流中的所有液滴穿過稱作“偏轉(zhuǎn)電極”的第 二組電極；這些電極(對其施加大約幾千伏的非常高的電壓)產(chǎn)生將改變充電液滴的軌跡 的電場。在稱作“偏離連續(xù)射流”打印機(jī)的連續(xù)射流打印機(jī)的第一變型中，噴射能夠朝著待 打印產(chǎn)品上的一段不同的可能的擊打點(diǎn)連續(xù)地噴出液滴。在此第一變型中，傳遞至射流液 滴的電荷量是可變的，并且，每個(gè)液滴以與所接收的電荷成正比的幅度偏轉(zhuǎn)。掃描所述段， 以在一段上比打印頭相對于待打印產(chǎn)品的相對位移快得多的速度連續(xù)地沉積液滴的組合， 使得所打印的段看起來大致垂直于所述位移。將未偏轉(zhuǎn)的液滴回收在一槽中，并使其重新 循環(huán)至墨水回路中。稱作“雙向連續(xù)射流”打印機(jī)的連續(xù)射流打印機(jī)的第二變型與之前的變型的主要 區(qū)別是這樣的事實(shí)墨滴的軌跡可能僅具有兩個(gè)值偏轉(zhuǎn)的或非偏轉(zhuǎn)的。通常，非偏轉(zhuǎn)軌跡旨在在待打印產(chǎn)品上噴射液滴，偏轉(zhuǎn)軌跡將未打印的液滴引導(dǎo)至回收槽。在此變型中，噴嘴 在產(chǎn)品上的待打印圖案上產(chǎn)生點(diǎn)，并且，為了達(dá)到給定的分辨率，字符或圖案的打印要求在 與段高度相應(yīng)的打印頭中使用多個(gè)噴嘴。工業(yè)噴墨打印機(jī)的應(yīng)用可分成兩個(gè)主要領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中的一個(gè)涉及小高度的打 印產(chǎn)品上的編碼、標(biāo)記和定制(圖形)；這涉及這樣的打印頭，該打印頭包括基于所謂的“偏 離連續(xù)射流”技術(shù)的一次或幾次射流以及利用“雙向連續(xù)射流”或“按需供墨”技術(shù)的幾十 次射流。另一應(yīng)用領(lǐng)域涉及具有很大表面積(其寬度可能根據(jù)應(yīng)用是可變的，并可能達(dá)到 幾米，其長度不受打印過程本身的限制)的扁平產(chǎn)品上的打印(主要是圖形打印)。例如， 此類應(yīng)用包括紀(jì)念海報(bào)、卡車油布、條帶紡織品或者地板或墻壁覆蓋物等的打印。這些打印機(jī)使用包括大量噴嘴的打印頭。這些噴嘴配合，以在有序的時(shí)刻噴射液 滴的組合，每個(gè)組合在產(chǎn)品上產(chǎn)生一直段。通常利用噴墨打印機(jī)的兩種構(gòu)造在大面積上進(jìn)行打印。當(dāng)打印速度相對低時(shí)，可 使用第一構(gòu)造。在此情況中，通過打印頭在產(chǎn)品上方掃描而進(jìn)行打印。打印頭相對于產(chǎn)品的 前進(jìn)方向橫向地移動(dòng)，所述前進(jìn)方向本身平行于由打印頭中的噴嘴所在的段。這是噴墨辦 公自動(dòng)打印機(jī)的一般操作模式。產(chǎn)品間歇地逐步向前移動(dòng)，其長度等于由打印頭中的噴嘴 所在的段的高度，或是此高度的幾分之一，并在打印頭的橫向移動(dòng)過程中停止。當(dāng)打印頭噴 嘴所在的段的高度高時(shí)，機(jī)器的生產(chǎn)率更高，但是，此高度通常不超過產(chǎn)品寬度的大約1/10 至1/5的部分。對于此構(gòu)造來說，“按需供墨”技術(shù)是優(yōu)選的，這是因?yàn)槟軌蚋p松地運(yùn)輸 的打印頭的低重量和利用此技術(shù)制造大打印頭(在第二構(gòu)造中是基本的)的更困難性。此 外，間歇打印使得更容易管理此技術(shù)固有的約束(constraint)，該約束是必須周期性地將 打印頭送到維修站，以清洗噴嘴。第二構(gòu)造通過以打印頭的最大打印速度使產(chǎn)品連續(xù)地向前通過，來幫助獲得最大 的生產(chǎn)率。在此情況中，打印頭是固定的，并且，其寬度與產(chǎn)品寬度具有相同的等級。打印頭 中的噴嘴所在的段垂直于產(chǎn)品的前進(jìn)方向，并且，高度至少等于產(chǎn)品的寬度。在此構(gòu)造中， 在打印過程中產(chǎn)品連續(xù)地前進(jìn)，如現(xiàn)有的使用旋轉(zhuǎn)框的凹版印刷或絲網(wǎng)印刷技術(shù)的情況一 樣，但是具有數(shù)字印刷的優(yōu)點(diǎn)不需要制造對待打印圖案來說特定的昂貴工具。寬幅噴墨打印機(jī)(通常，比1米寬，并且尤其是在1米至2米的寬度之間)的開 發(fā)假設(shè)有可能將大量噴嘴集成在單個(gè)打印頭中。這種大量取決于待打印的寬度，例如，可 以是大約幾百，例如100至1000，例如，對于“連續(xù)偏離射流”技術(shù)來說是大約400或700， 對于“連續(xù)雙向射流”和“按需供墨”技術(shù)來說是幾千。伯靈頓專利US 4，841，306描述了 一種在單片中使用“雙向連續(xù)射流”技術(shù)的寬幅打印頭，對于所述單片，噴嘴板尤其由單個(gè) 部件組成。皇家化學(xué)工業(yè)公司專利US 3，956，756也描述了一種使用“偏離連續(xù)射流”技 術(shù)的寬幅打印頭。面對制造這類打印頭的困難，已經(jīng)開發(fā)了模塊體系結(jié)構(gòu)，在所述模塊體 系結(jié)構(gòu)中，打印頭被分成可更簡單地制造并控制然后裝配在支撐梁上的小模塊。如在專利 EP 0963296B1或?qū)＠暾圲S 2006/0232644中可看到的，此解決方案適于“按需供墨”打 印機(jī)。然而，由于尺寸原因，必須堆疊并偏移模塊，通過對每個(gè)模塊的打印起動(dòng)時(shí)間的管理 形成與模塊所打印的區(qū)域的連接?！捌x連續(xù)射流”技術(shù)特別適于模塊體系結(jié)構(gòu)，并且，此 技術(shù)使得在射流之間能夠具有幾毫米的空間，從而可將射流及其功能組成元件并排地設(shè)置在很大的寬度上。如在授予申請人的名稱為“Module d' impression multi-jet et appareild' impression comportant plusieurs modules，，(多身寸、流打模塊禾口包括/L個(gè) 模塊的打印設(shè)備)的專利FR 2 681 010中所公開的，可將無限地并排設(shè)置射流的這種可能 性轉(zhuǎn)移至幾次射流的模塊上。此專利FR 2 681 010描述了一種寬的“偏離連續(xù)”多射流打 印頭，其由具有m次射流(典型地是8次射流)的并排地設(shè)置在支撐梁上的打印模塊的組 件組成，此支撐梁還執(zhí)行對模塊供應(yīng)墨水和收集未使用的墨水的功能。在這類環(huán)境通常比較惡劣的工業(yè)應(yīng)用中，此時(shí)，保護(hù)沖擊之前的可能的液滴及其 軌跡免受外部干擾(氣流、灰塵等)，這些外部干擾本質(zhì)上隨機(jī)地防止打印質(zhì)量的控制。這 是為什么液滴通常在打印頭的噴嘴和出口之間行進(jìn)的原因，出口從相對受限制的腔體主要 通過液滴出口孔口通向外部。此孔口通常是狹縫，應(yīng)將其保持為盡可能地狹窄，使得盡可能 有效地保護(hù)軌跡。寬幅噴墨打印機(jī)的使用造成了一些問題。特別地，在每次墨水射流中會(huì)出現(xiàn)不期望的速度變化。圖6非常示意性地示出了用于已知類型的寬幅噴墨打印機(jī)的供墨裝置。在此圖 上，用參考標(biāo)記Mi表示N個(gè)打印模塊，i = 1，...N。從公共儲液器111對這些打印模塊中 的每個(gè)供應(yīng)墨水。在此儲液器的上游側(cè)上且在墨水循環(huán)路徑上有一個(gè)過濾器119。從該儲液器分配的墨水經(jīng)過每個(gè)打印模塊Mi處的過濾器Fi (i = 1，... N)，其對 于此模塊中的所有射流來說是公共的。在設(shè)備的操作過程中，過濾器119的狀態(tài)改變將對 所有模塊的操作具有精確的相同影響，尤其是對每個(gè)模塊中的每次射流的速度。但是，每個(gè) 過濾器Fi的狀態(tài)也將以隨機(jī)的方式從一個(gè)模塊改變成下一個(gè)模塊。換句話說，不同過濾器 Fi將變得不一致地堵塞。對于相同的供應(yīng)壓力，模塊本身中的內(nèi)部污物收集現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致射 流速度的變化。由用尚未使用的模塊代替之前使用過的模塊構(gòu)成的解決方案無法解決此問題，因 為新模塊中的射流速度將不同于來自尚未改變的模塊中的射流速度。由于以下原因，由對每個(gè)模塊改變?nèi)肟谔幍膲毫?gòu)成的解決方案不是令人滿意 的。在已知技術(shù)中，具有非常高性能的壓力控制以保持打印在支架上的液滴的定位穩(wěn) 定性的需求、相應(yīng)致動(dòng)器的體積及其成本，使得不可能對一個(gè)模塊中的射流速度設(shè)計(jì)出單 獨(dú)的強(qiáng)制同步。能夠快速改變墨水的需求還引起對打印模塊的墨水入口管的定義上的“簡 單”約束。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明解決所有或部分上述缺點(diǎn)或問題，并公開了一種能夠改進(jìn)寬幅打印 質(zhì)量的設(shè)備。具體地，本發(fā)明涉及一種根據(jù)液滴或射流的測量速度通過在液滴的電荷上的作用 來補(bǔ)償與墨滴射流速度或此射流中的液滴速度的變化相關(guān)的效果(在以下描述中，最頻繁 地使用“射流速度”的表述)的方法。為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明涉及一種通過改變來自打印機(jī)的打印頭的射流中的墨滴 的電荷電壓來補(bǔ)償射流速度的變化的方法。
為此目的，執(zhí)行以下步驟。-測量射流的速度或射流中的大量液滴的速度，例如，液滴充電區(qū)域的下游側(cè)上的 幾十個(gè)液滴，并計(jì)算或估計(jì)此速度的變化，例如，與叫做射流參考速度的速度相比；-對于多個(gè)射流液滴，根據(jù)所測量的速度變化，確定將施加至液滴充電電極的電壓 校正值?？衫脤τ诿看紊淞鞑贾糜诔潆婋姌O的下游側(cè)上的偏轉(zhuǎn)電極以及射流速度測量 裝置改變液滴軌跡?？筛鶕?jù)射流中的這些液滴中的每個(gè)液滴的位置，以可變的方式對射流中的液滴進(jìn) 行電荷校正。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，利用射流的參考速度，其是處于良好工作條件下的射流 的特征。可以預(yù)先記錄或存儲這種特征。根據(jù)又一方面，還利用這樣的事實(shí)射流屬于一組或一串相鄰的射流，其包括不止 兩次射流，例如8次射流。這種組可叫做一個(gè)模塊?？衫靡唤M射流或一個(gè)模塊中的每次射流的參考速度，計(jì)算該組射流或模塊中的 射流的平均參考速度。可以對射流驗(yàn)證速度測量，或者，根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括驗(yàn)證步驟，以表明是 否應(yīng)將測量認(rèn)為是不正確的。所測量的射流速度及其實(shí)際速度之間的差異造成困難。可利用對此射流的測量速度、其參考速度、此射流所屬的模塊或一組射流中的射 流的平均速度、以及此組中的射流的平均參考速度，來驗(yàn)證射流速度測量是有效的還是無 效的。更具體地，可執(zhí)行以下步驟，以確定是否可將一組射流中的每次射流的測量速度 認(rèn)為是有效的-計(jì)算所述一組射流中的一串射流的測量平均速度和參考平均速度之間的第一差
已
升；-計(jì)算所述一組射流中的每次射流的瞬時(shí)速度和參考速度之間的第二差異；-計(jì)算第一差異和第二差異之間的第三差異。如果此第三差異小于給定閾值，那么認(rèn)為所測量的射流速度是有效的，否則認(rèn)為 其是無效的。根據(jù)一個(gè)變型，有可能-對一組射流或一個(gè)模塊中的所有射流設(shè)定平均速度；-計(jì)算此平均速度和所考慮的組或模塊中的射流的參考速度的平均值之間的差異 (此差異與將被補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象相關(guān)，例如，模塊過濾器的堵塞)；-用此差異校正測量速度。然后，將此所校正的速度與射流的參考速度進(jìn)行比較。如果所校正的速度和參考速度之間的差異大于預(yù)定值，那么斷定此測量是不正確 的。然后，可應(yīng)用幾種校正方法。根據(jù)第一種校正方法，在測量每次射流的速度之后，然后將此速度與射流的參考速度進(jìn)行比較。(如在本發(fā)明中，在液滴的電荷上)進(jìn)行校正，這補(bǔ)償了這兩個(gè)速度之間的 差異。然而，此方法具有這樣的缺點(diǎn)其不能檢測所測量的射流速度中的異?；蛩俣缺旧碇?的異常。此方法不需要使用任何如上所述的測量驗(yàn)證過程。根據(jù)第二種校正方法，在單獨(dú)測量一組射流中的每次射流的速度之后，驗(yàn)證這些 測量中的每次測量，例如如上所述的。如果對于所述組中的多次射流中的至少給定的預(yù)定數(shù)量x(其中，可配置X，χ > 0)的射流的測量是有效的，那么，校正電荷，以便獲得對模塊中的每次射流的速度的校正， 等于一組射流中的所有射流的平均速度和此組中的射流的參考速度的平均值之間的差異。根據(jù)第三種校正方法，與前一種方法相似，進(jìn)行以下操作-根據(jù)上面已經(jīng)描述的含義，對于測量無效的射流進(jìn)行平均值校正(以獲得與 一組射流中的所有射流的平均速度和這些射流的平均參考速度之間的差異相等的速度校 正)；-并根據(jù)上面已經(jīng)描述的含義，對于測量有效的射流進(jìn)行單獨(dú)校正(以獲得與射 流的單獨(dú)速度和此射流的參考速度之間的差異相等的速度校正)。本發(fā)明還涉及噴墨打印設(shè)備的打印頭，包括-噴墨裝置，以產(chǎn)生墨滴的射流；-充電電極，以對射流中的液滴充電；-測量每個(gè)液滴的速度的裝置，位于電極的下游側(cè)上，以對液滴充電，并計(jì)算每個(gè) 液滴的該測量速度的變化(例如，相對于叫做標(biāo)稱速度的速度)；-根據(jù)此測量速度的所述變化，確定將施加至液滴充電電極的一個(gè)或多個(gè)電壓校 正值的裝置；-偏轉(zhuǎn)電極，以改變液滴軌跡。確定將施加至充電電極的一個(gè)或多個(gè)電壓校正值的裝置，可根據(jù)射流中的幾個(gè)液 滴的位置來確定可變的校正。根據(jù)本發(fā)明的打印頭還可包括用于確定是否可將一組射流中的每次射流的速度 測量認(rèn)為是有效的裝置。可以將這種裝置設(shè)計(jì)為-計(jì)算所述一組射流中的每次射流的測量平均速度和參考平均速度之間的第一差
已
升；-計(jì)算所述一組射流中的每次射流的瞬時(shí)速度和參考速度之間的第二差異；-計(jì)算第一和第二差異之間的第三差異；-根據(jù)第三差異的值，確定測量是否是有效的。優(yōu)選地，確定將施加至液滴的充電電極的電壓校正值的裝置用來或能夠用來確定 電壓校正，或被編程以確定這種校正，以便獲得-單獨(dú)地對每次射流的速度的校正，等于射流的測量速度及其所謂的參考速度之 間的差異；-或者對一組射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效測量的組中的射流 的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和該組中的射流的所謂 參考速度的平均值之間的差異；-或者對一組射流中的每次射流的速度的校正
*如果射流具有無效的速度測量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和 該組中的射流的所謂參考速度的平均值之間的差異；*如果射流具有有效的速度測量，那么等于射流的測量速度及其所謂的參考速度 之間的差異。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方式，打印頭包括將充電電極保持在適當(dāng)位置的支撐塊、測 量每個(gè)液滴的速度的裝置、以及偏轉(zhuǎn)電極。根據(jù)另一更具體的實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的打印頭包括相對于支撐梁固定的本 體，該本體本身包括產(chǎn)生墨滴射流的所述裝置，支撐塊固定在此固定部分上，但是相對于其 可自由移動(dòng)。優(yōu)選地，保持電極和速度測量裝置的塊圍繞限定于固定本體中的旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地 安裝；在相對于固定本體的塊的下降位置中，充電電極、測量每個(gè)液滴的速度的裝置、以及 偏轉(zhuǎn)電極在射流中的液滴軌跡上對齊。電極塊可以在其工作位置和極限升高位置之間自由樞轉(zhuǎn)，以允許維護(hù)噴墨裝置、 測量每個(gè)液滴的速度的裝置和/或電極塊。在根據(jù)本發(fā)明的打印頭中，當(dāng)塊處于相對于固定部分的下降位置時(shí)，固定本體和 電極塊可有利地限定一輸出孔，至少一部分噴射出的墨水通過該輸出孔，以在移動(dòng)支架上 打印。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電極塊的下部是底托的形式，該底托通過限定輸出孔的寬度 與本體隔開，由本體界定的體積和工作位置的塊限定一通向輸出孔的腔體。噴墨裝置可適于噴射連續(xù)射流形式的墨水，或根據(jù)需要噴射一個(gè)或幾個(gè)液滴。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本發(fā)明的打印設(shè)備，尤其是寬型打印機(jī)，包括沿著相同的 橫向軸線并排的多個(gè)打印模塊。本發(fā)明還涉及一種具有“m次射流”(1 < m < 40或50或更多)(可并排地布置) 的打印模塊，換句話說，噴出數(shù)量等于m的墨水射流，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行操作。本發(fā)明還涉及一種利用“偏離連續(xù)射流”技術(shù)的寬打印頭，其包括X(X > 1)個(gè)模 塊，如上所述。例如，X可以是大約幾百，例如100至1000，例如對于“連續(xù)偏離射流”技術(shù) 來說是大約400或700，還可以是幾千，例如對于“連續(xù)雙向射流”和“按需供墨”技術(shù)來說 在1000和2000或5000之間。本發(fā)明的一些方面改進(jìn)了寬幅噴墨打印機(jī)的打印質(zhì)量和實(shí)用性，可應(yīng)用于“按需 供墨”或“雙向連續(xù)射流”打印機(jī)，但是尤其適于“偏離連續(xù)射流”打印機(jī)，其中可利用本發(fā) 明的所有方面。因此，將在這種優(yōu)選類型的打印機(jī)的上下文中，在下面描述本發(fā)明。


在參考以下附圖閱讀下面給出的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得 更明顯圖IA示出了根據(jù)技術(shù)狀態(tài)的寬幅多噴嘴打印頭(T)，其中噴嘴處于工作狀態(tài)但是 未在支架( 上打印。圖IB是沿著圖IA中的軸線C-C的截面圖，示出了集成在根據(jù)技術(shù)狀態(tài)的打印頭 (T)中并根據(jù)“偏離連續(xù)射流”技術(shù)操作的多噴嘴打印模塊(Mi)。
圖2用圖解法示出了具有用靜電方式對液滴充電的裝置、測量液滴速度的裝置和 偏轉(zhuǎn)以進(jìn)行打印的裝置的打印頭；圖3用圖解法示出了兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電極之間的一串液滴；圖4用圖解法示出了測量噴嘴中的液滴速度的裝置；圖5示出了根據(jù)射流速度變化的電壓校正曲線的輪廓(profile)；圖6示出了寬幅多噴嘴打印設(shè)備中的流體流動(dòng)圖。
具體實(shí)施例方式制造寬幅噴墨打印機(jī)的優(yōu)選技術(shù)是“偏離連續(xù)射流”。在授予申請人且名稱為 “Module d ‘ impression multi-jet et appareild' impression comportant plusieurs modules，，(多噴身寸打模塊禾口包括/L個(gè) 模塊的打印設(shè)備)的法國專利FR 2 681 010中，描述了以恒定間隔在一個(gè)打印頭中使用大 量的同步射流，在待打印支架上產(chǎn)生可連接的打印區(qū)域，并由此能夠在很大的寬度上進(jìn)行 打印。圖IA示出了一種已知的寬幅多射流打印頭結(jié)構(gòu)(T)。其包括X個(gè)打印模塊(Mi)， 每個(gè)打印模塊形成m次射流，例如8次射流，并且并排地布置在支撐梁(P)上(圖1B)，該支 撐梁還執(zhí)行對模塊供應(yīng)墨水并收集未使用的墨水的功能。因此，寬幅打印頭(T)包括X個(gè)打印模塊(Mi)，并沿著橫向于待打印的移動(dòng)支架 ⑶的軸線A-A'延伸(圖1A)。參考標(biāo)記17表示控制整個(gè)設(shè)備的一組電子裝置，并由此控制每個(gè)模塊的每次射 流。例如，這些裝置17包括用于每次射流或用于一組射流的電子控制卡。例如，每個(gè)電子 卡控制一個(gè)打印模塊中的八次射流。如圖IB所示，根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)打印模塊(Mi)首先由本體1組成，該本體支撐具 有液滴40的m次射流4的噴墨裝置2并集成有一組m個(gè)回收槽10，該打印模塊還包括一塊 可回收電極3，其支撐用于使一些液滴偏轉(zhuǎn)的兩組電極一組充電電極30和一組偏轉(zhuǎn)電極 31。更準(zhǔn)確地，噴墨裝置2適于噴出連續(xù)射流4形式的墨水，每次射流的斷點(diǎn)靠近電極塊3 中的充電電極30的中點(diǎn)。射流4在豎直平面(E)中是平行的，并且，液滴40從固定于噴墨 裝置2的板20的噴嘴朝著相應(yīng)回收槽10的孔口行進(jìn)。如下面說明的，根據(jù)本發(fā)明的每個(gè) 打印模塊還包括測量每次射流中的充電液滴的速度的裝置(在圖IB中看不到)。通過使電極塊圍繞限定于本體1中的軸線32樞轉(zhuǎn)，可降低或升高電極塊3。此軸 線橫切于打印支架的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)此塊處于最下端位置中時(shí)，換句話說，當(dāng)處于工作位置中 時(shí)，電極30、31被插入液滴40的路徑中，并控制逸出槽10的部分液滴的電荷和偏轉(zhuǎn)，并且 沉積在待打印的支架( 上。當(dāng)處于最下端位置中時(shí)，每個(gè)電極塊3與本體1和噴墨裝置2形成內(nèi)部腔體5。更 準(zhǔn)確地，內(nèi)部腔體5在后部由本體1且在前部由電極30、31限定，并且，液滴速度測量裝置 在頂部由噴嘴板20且在底部分別由集成槽10的本體的伸出部11和電極塊3的底托或趾 部(toe)33限定。伸出部11和電極塊3的底托或趾部33之間的空間限定一輸出孔6，該 輸出孔形成液滴40可通過以便進(jìn)行打印的狹縫(圖1B)。此狹縫6盡可能窄，以確保腔體 5的封閉(confinement)。這種封閉可防止液滴通常由于外部干擾而偏轉(zhuǎn)，例如，氣流或墨水、灰塵或其它產(chǎn)品的噴射，因?yàn)殡S機(jī)性質(zhì)會(huì)妨礙對打印質(zhì)量的控制。當(dāng)打印頭⑴的所有電極塊3i均處于它們的最下端位置中時(shí)，每個(gè)模塊(Mi)的 內(nèi)部空間5i形成單個(gè)細(xì)長的腔體5，其截面在打印頭的整個(gè)寬度上基本相同。根據(jù)本發(fā)明，在每次射流的路徑上設(shè)置有測量該次射流的速度的裝置。因此，如圖2所示，射流中的每個(gè)液滴從相應(yīng)的噴墨裝置20的孔20'離開，然后 在充電電極30之間連續(xù)通過，并通過布置于形成液滴并對液滴充電的位置的下游側(cè)上的 噴嘴速度測量裝置8(圖IB中未示出)。最后，每個(gè)液滴在偏轉(zhuǎn)電極31之間通過。此圖還 示出了形成電路的裝置89，該電路處理從裝置8取樣的信號并輸出代表檢測電極前面的充 電液滴的通過的信號。利用此信號至少計(jì)算射流速度?？蛇^濾瞬時(shí)值，并取其平均值，以避 免出現(xiàn)異常值。此外，利用產(chǎn)生電壓的裝置32控制電極30，該電壓將對射流4中的液滴40 充電。根據(jù)本發(fā)明，來自裝置89的信號將能夠控制限定了待施加于電極30的電壓的裝置 32。因此，這些裝置32本身由裝置89控制，以便利用速度測量裝置8計(jì)算或評估射流的速 度或射流中的液滴。與每個(gè)打印頭相關(guān)的裝置32、89可形成電子裝置17的一部分(圖IA 和圖1B)。優(yōu)選地，速度測量裝置8定位在電極支撐部分3(圖IB中的電極塊)上。因此，在 此部分3相對于固定的本體1的升高位置中，有可能接近所有電極并可能接近速度測量裝 置。因此，所有這些電極和裝置是對齊的，并且，在部分33的下部位置中，液滴射流可連續(xù) 地通過這些不同的裝置。圖3用圖解法示出了由兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電極300、300'之間的射流噴射出的一串液滴 40(此圖不成比例)。此圖還示出了沉積在待打印的支架S上的液滴400的格局、靠近基板 的液滴射流401和電極出口處的液滴射流402。參考標(biāo)記405表示用于未偏轉(zhuǎn)液滴的液滴 回收槽。圖3示出的是一串液滴40形成了一束形成非常復(fù)雜串的集合。液滴40以各種方 式彼此互相作用。首先，有空氣動(dòng)力學(xué)類型的相互作用，液滴的位移狀態(tài)取決于相鄰液滴的 存在并取決于這些相鄰液滴中的每個(gè)液滴的位移狀態(tài)。還有靜電類型的相互作用，因?yàn)槊?個(gè)液滴承載負(fù)電荷，這導(dǎo)致在集合中的不同液滴之間產(chǎn)生排斥力。因此，可以理解，確定將 施加的電壓以對液滴充電取決于非常多的因素。圖4用圖解法示出了檢測液滴速度的裝置8。在文獻(xiàn)EP 0362101中更準(zhǔn)確地描述 了這種裝置。如上面已經(jīng)說明的，速度檢測電極直接設(shè)置在形成液滴并對液滴充電的位置的下 游側(cè)上。圖4示出了帶有電荷Qg的單個(gè)充電液滴40的通過，該液滴以黑色示出并位于靠 近檢測器8的有源導(dǎo)電元件8c的位置。檢測器與速度檢測電路89電連接。速度檢測電極 8包括中央導(dǎo)電元件8c，優(yōu)選地防止受到外部電荷(尤其存在于充電電極30上)的影響， 這是因?yàn)榻^緣厚度8i和與地面電連接的叫做屏蔽電極的外部導(dǎo)電元件Se。在一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施方式中，檢測器8具有對稱平面，并且，液滴40沿著形成于檢測器的對稱軸線上的狹縫的 軸線而移動(dòng)。然而，繞液滴路徑的軸線對稱的檢測器的任何其它構(gòu)造將是合適的。液滴40 以基本上均勻的平移速度V在檢測器中移動(dòng)，并沿著檢測器軸線定向。如在上述文獻(xiàn)中詳細(xì)描述的，由于靜電影響，檢測器8中的充電液滴40的接近導(dǎo) 致在檢測器表面上出現(xiàn)具有相反標(biāo)記的電荷。如果忽略絕緣體8i的影響，那么可以用線性電荷密度ο (X)的形式代表此電荷量。文獻(xiàn)EP 362 101還描述了對在檢測器8中采樣的信號進(jìn)行開發(fā)(exploit)的裝 置89的形成。這種裝置可檢測在屏蔽電極8e和地面之間循環(huán)的電流。通常，不僅可通過利用單次射流速度測量，而且可通過利用一串連續(xù)的這種射流 速度測量(然后確定其平均值)，來提高測量精度。在兩種情況中，在此文獻(xiàn)中使用“射流 速度”的表述。上述裝置可用來進(jìn)行這種測量，然后用來計(jì)算平均值。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明人已經(jīng)確定，可以改變施加至射流液滴充電電極的電壓條件，以 改變此射流速度，尤其是改變?nèi)缟纤鏊鶞y量的速度。換句話說，可通過施加至充電電極的 電壓的變化(并由此通過施加至射流中的一串液滴中的每個(gè)液滴的電荷的變化)來補(bǔ)償射 流速度的變化。圖5示出了根據(jù)利用裝置8觀察到的速度的變化而施加至充電電極30的電壓校 正輪廓的實(shí)例。在此圖中，可以看到，給以各個(gè)輪廓分別與射流中的液滴1、6、12、16、20和 M相應(yīng)的標(biāo)記。對于每個(gè)輪廓，這是根據(jù)射流中的液滴數(shù)量的電荷電壓校正輪廓。因此， 在單次射流中，對施加于液滴1的電壓的校正不同于對施加于液滴6的電壓的校正，...ο 這是由于如上所述的事實(shí)的原因，每個(gè)液滴的環(huán)境不同于其它液滴的環(huán)境，由于空氣動(dòng)力 學(xué)和靜電相互作用的多樣性。注意，目的主要是校正與公共原因(例如，過濾器中的污物累 積)相關(guān)的效果，并且，這是為什么要測量模塊處的射流速度的變化的原因，但是，然后根 據(jù)液滴的環(huán)境對多個(gè)液滴中的每個(gè)液滴應(yīng)用適當(dāng)?shù)男ＵＩ淞魉俣鹊臏y量可能受干擾或者可能是不正確的，因?yàn)樗鶞y量的速度不代表實(shí)際 的射流速度。例如，在一些情況中，與射流相關(guān)的測量裝置可能本身是臟的。因此，如圖4 所示，對于同一射流中的所有液滴，速度測量裝置的一個(gè)電極上的墨水沉積97可能影響利 用此裝置進(jìn)行的測量。這是為什么本發(fā)明包括檢查過程的原因，例如由裝置17或由控制射流的打印卡 的計(jì)算機(jī)執(zhí)行的檢查過程，例如一個(gè)模塊中的8次射流，以便識別可認(rèn)為是受到干擾的或 不正確的測量，以及識別認(rèn)為是有效的或未受干擾的和正確的測量。此控制過程使用一組或給定模塊中的每次射流的參考速度。記住，該參考速度是 良好工作條件下的模塊的特征元素。例如，當(dāng)操作員確認(rèn)在射流連接操作過程中對射流進(jìn) 行的調(diào)節(jié)時(shí)，在操作員的控制下，系統(tǒng)可以記錄此速度。為此目的，測量一組射流或一個(gè)模塊中的每次射流的速度。如上所述，可計(jì)算一組 速度測量的平均速度，這些測量中的每次測量與打印模塊中的同一射流相對應(yīng)。在兩種情 況中，使用“射流速度”的表述。然后，可計(jì)算模塊中的不同射流下的速度的平均值。然后，我們可以計(jì)算-所述一組射流中的每次射流的此平均速度和平均參考速度之間的第一差異；-然后是所述一組射流中的每次射流的瞬時(shí)速度和參考速度之間的第二差異；-然后是第一差異和第二差異之間的第三差異；如果第三差異保持低于給定值(由操作員確定或是可編程的)，那么認(rèn)為射流測 量是有效的。根據(jù)一個(gè)變型，有可能
-確定一組射流或一個(gè)模塊中的所有射流的平均速度；-計(jì)算此平均速度和所考慮的組或模塊中的射流的參考速度的平均值之間的差異 (此差異與將被補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象相關(guān)，例如模塊過濾器的堵塞)；-用此差異校正測量速度。然后，將此校正的速度與射流參考速度進(jìn)行比較。當(dāng)所校正的速度和參考速度之間的差異大于預(yù)定的或可編程的值時(shí)，斷定此測量 是不正確的。如我們將在下面看到的，在一些速度校正方法中，可驗(yàn)證射流速度測量。此外，在 一些情況中，如果測量有效的模塊中的射流的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量，那么可以推斷出可進(jìn)行 補(bǔ)償。有幾種補(bǔ)償方法，并且，已經(jīng)在上面描述了這些方法。第一種方法由對每次射流單獨(dú)進(jìn)行校正來組成。此校正等于所測量的射流速度和 此射流的參考速度之間的差異。此模式無法檢測測量有誤的射流。在第二種方法中，使用參考速度的平均值和在單個(gè)模塊的每次射流中驗(yàn)證的所測 量速度的平均值之間的差異。電荷的校正旨在獲得對每次射流的速度的校正，等于一組射 流中的所有射流的平均速度和該組中的射流的參考速度的平均值之間的差異(所述校正 是“平均的”)。應(yīng)用此校正之前的一個(gè)條件是，測量有效的(在上面已經(jīng)描述的意義上)模 塊中的射流的數(shù)量大于預(yù)定數(shù)量。在第三種方法中，對于測量有效的每次射流，利用標(biāo)稱速度和所測量速度之間的 差異。如在上述第二種方法中，對進(jìn)行無效測量的射流應(yīng)用平均值之間的差異(如上所述 的“平均值”校正)。對于第二種和第三種方法，在測量驗(yàn)證步驟之后，還可對有效射流重新計(jì)算所測 量速度的平均值和參考速度，排除被識別為是無效射流的測量。例如，考慮一組8次射流，由下表I中的行2給出標(biāo)稱速度(例如，時(shí)間、時(shí)通過 測量所獲得的速度)。首先，執(zhí)行處理，以驗(yàn)證在射流上進(jìn)行的測量。行3和4分別表示對于每次射流的參考速度和所測量(或瞬時(shí))速度。最后一列 包含每行的平均值。在打印過程中(在時(shí)間、時(shí))，發(fā)現(xiàn)射流1至8具有與18.268m/s的 平均速度相對應(yīng)的所測量速度，而不是18. 512m/s的平均參考速度。對于每次射流-行5中的值表示參考速度和所測量速度之間的差異；最后一列包含平均參考速 度和所測量的平均速度之間的差異，在此情況中，等于0. M3m/s。在此實(shí)例中，應(yīng)該注意，模 塊中的所有射流具有比平均參考速度更低的速度；-行7給出參考速度和所測量速度之間的差異(行5中的差異)與平均值之間的 差異(等于行5中的最后一列中給出的值)的絕對值；-行8中的值表示行7中的值是否小于閾值或容許差異值(在此情況中是0.05)； 如果對射流分配值1，并且，如果不對射流分配值0。在這里示出的情況中，此值對于5次射 流是正確的，但是，該表示出了噴嘴1、4，5沒有正確的行為或正確的測量。因此，在剩下的 計(jì)算中將不使用它們。
表權(quán)利要求
1.補(bǔ)償與從打印機(jī)的打印頭⑴輸出的射流⑷中的充電墨滴GO)的速度的變化相 關(guān)的效果的方法，由充電電極(30)對液滴充電，所述方法包括-在所述充電電極(30)的下游側(cè)上測量射流速度，并計(jì)算射流速度的變化；-確定是否能夠?qū)⒁唤M射流中的每次射流的測量速度認(rèn)為是有效的；-對于每個(gè)液滴，根據(jù)所述測量速度的變化，確定將施加至液滴充電電極的電壓校正值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，由偏轉(zhuǎn)電極(31)改變液滴軌道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，根據(jù)射流中的每個(gè)液滴(Gl，G2，.. . Gn)的位置， 以可變的方式對射流中的液滴進(jìn)行電荷校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，利用以下步驟來確定是否 能夠?qū)⒁唤M射流中的每次射流的測量速度認(rèn)為是有效的-計(jì)算所述一組射流中的每次射流的測量平均速度和參考平均速度之間的第一差異； -計(jì)算所述一組射流中的每次射流的瞬時(shí)速度和參考速度之間的第二差異； -計(jì)算第一差異和第二差異之間的第三差異。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，進(jìn)行電壓校正，并將所述 電壓校正應(yīng)用于液滴充電電極，以獲得a)單獨(dú)地對每次射流的速度的校正，等于射流的測量速度及其所謂的參考速度之間的差異；b)或者對一組射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效測量的組中的射流的數(shù) 量大于預(yù)定數(shù)量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和該組的所謂的射流參考速 度的平均值之間的差異；c)或者對一組射流中的每次射流的速度的校正*如果射流具有無效的速度測量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和該組 中的射流的所謂的參考速度的平均值之間的差異；*如果射流具有有效的速度測量，那么等于所測量的射流速度及其所謂的參考速度之 間的差異。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，重新計(jì)算測量有效的一組射流中的所有射流的 平均速度和測量有效的射流的所謂的參考速度的平均值，以應(yīng)用校正b)或c)。
7.用于噴墨打印設(shè)備的打印頭，包括-噴墨裝置O，20，20')，產(chǎn)生墨滴00)的射流；-充電電極(30)，對由所述噴墨裝置O，20，20')產(chǎn)生的射流中的液滴GO)充電； -測量每個(gè)液滴的速度的裝置(8，89)，位于電極(30)的下游側(cè)上，以對液滴充電，并計(jì) 算該測量速度的變化；-確定是否能夠?qū)⒁唤M射流中的每次射流的速度測量認(rèn)為是有效的裝置； -根據(jù)此該測量速度的所述變化，確定將施加至液滴充電電極(30)的電壓校正值的裝 置(89，32)；-偏轉(zhuǎn)電極(31)，以改變液滴軌跡GO)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印頭，確定將施加至充電電極的電壓校正值的裝置(89， 32)用于根據(jù)射流中的液滴的位置來確定可變的校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的打印頭，確定是否能夠?qū)⒁唤M射流中的每次射流的測量 速度認(rèn)為是有效的裝置包括可進(jìn)行以下操作的裝置-計(jì)算一組射流中的一串射流的測量平均速度和參考平均速度之間的第一差異；-計(jì)算所述一組射流中的每次射流的瞬時(shí)速度和參考速度之間的第二差異；-計(jì)算第一差異和第二差異之間的第三差異，-根據(jù)第三差異的值，確定測量是否是有效的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的打印頭，其中，對每個(gè)液滴確定將施 加至液滴充電電極(30)的電壓校正值的裝置(89，32)能夠用來確定電壓校正，以獲得-單獨(dú)地對每次射流的速度的校正，等于射流的測量速度及其所謂的參考速度之間的差異；-或者對一組射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效測量的組中的射流的數(shù) 量大于預(yù)定數(shù)量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和該組中的射流的所謂參考 速度的平均值之間的差異；-或者對一組射流中的每次射流的速度的校正*如果射流具有無效的速度測量，那么等于一組射流中的所有射流的平均速度和該組 中的射流的所謂參考速度的平均值之間的差異；*如果射流具有有效的速度測量，那么等于射流的測量速度及其所謂的參考速度之間 的差異。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的打印頭，包括將所述充電電極(30) 保持在適當(dāng)位置的支撐塊(3)、測量每個(gè)液滴的速度的裝置(8)、以及偏轉(zhuǎn)電極(31)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的打印頭，包括相對于支撐梁(P)固定的本體(1)，該固定本 體本身包括產(chǎn)生墨滴GO)的射流(4)的所述裝置O，20，20')，所述支撐塊(3)固定在該 固定部分(1)上，但是相對于其自由移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的打印頭，電極支撐塊(3)圍繞限定于所述固定本體(1)中 的旋轉(zhuǎn)軸線(3 樞轉(zhuǎn)，在相對于所述固定本體(1)的塊的下降位置中，所述充電電極(30)、 測量每個(gè)液滴的速度的裝置(8)、以及偏轉(zhuǎn)電極(31)在射流中的液滴軌跡上對齊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的打印頭，其中，電極塊C3)在其工作位置和極限升高位置之 間樞轉(zhuǎn)，以允許維護(hù)噴墨裝置( 、測量每個(gè)液滴的速度的裝置(8)和/或電極塊(3)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的打印頭，當(dāng)所述塊處于相對于所述 固定部分(1)的下降位置時(shí)，所述固定本體(1)和所述電極塊(3)限定一輸出孔(6)，至少 一部分噴射出的墨水GO)通過所述輸出孔，以在移動(dòng)支架( 上打印。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的打印頭，所述電極塊C3)在其下部是底托(3 的形式，該 底托與所述本體(1)隔開限定輸出孔(6)的寬度，由所述本體(1)界定的體積和處于工作 位置的所述塊(3)限定一通向所述輸出孔(6)的腔體(5)。
17.根據(jù)權(quán)利要求7至16中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的打印頭(Mi)，其中，所述噴墨裝置 適于噴射連續(xù)射流(4)形式的墨水，或適于根據(jù)需求噴射一個(gè)或幾個(gè)液滴。
18.根據(jù)權(quán)利要求7至17中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的寬打印設(shè)備(T)，包括沿著相同的 橫向軸線(A-A')并排的多個(gè)模塊(Mi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及補(bǔ)償與從打印機(jī)的打印頭輸出的射流(4)中的充電墨滴(40)的速度的變化相關(guān)的效果的方法，由充電電極(30)對液滴充電，該方法包括-在液滴充電區(qū)域的下游側(cè)上測量射流的速度，并計(jì)算該所測量速度的變化，-對于每個(gè)液滴，根據(jù)所述測量速度的變化，確定將施加至充電電極的電壓校正值。
文檔編號B41J2/12GK102119082SQ200980130920
公開日2011年7月6日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者克里斯蒂安·阿拉斯基維茨 申請人:馬肯依瑪士公司