專利名稱：噴墨印刷方法和系統(tǒng)及其所用的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及在印刷介質(zhì)上，如紙張、標(biāo)簽或類(lèi)似物上高速印刷字符的領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及非沖擊型印刷，其利用在壓力下從一個(gè)噴嘴或噴孔噴出的微細(xì)的導(dǎo)電墨滴來(lái)進(jìn)行印刷，通常被稱為墨滴印刷或噴墨印刷。噴孔的結(jié)構(gòu)在通常由一個(gè)震蕩電路驅(qū)動(dòng)的壓電晶體所產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)作用下使墨流在離開(kāi)噴孔時(shí)以規(guī)則的滴化率散開(kāi)。該滴化率正比于振動(dòng)頻率。
墨滴流直接通過(guò)起電電極或起電環(huán)，在那里使選擇的墨滴帶上電荷。使環(huán)上的起電與墨滴形成速率同步，從而使每個(gè)墨滴上的帶電被離散地控制。
接著墨滴定向經(jīng)過(guò)一個(gè)由一對(duì)電極構(gòu)成的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，在兩電極之間有數(shù)千伏特的電勢(shì)差以在電極之間建立一個(gè)電場(chǎng)。未被起電的墨滴不被電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)并且繼續(xù)沿著它們初始軌跡前進(jìn)，該軌跡最好指向一個(gè)漏斗，該漏斗收集未帶電的墨滴并使其循環(huán)回噴嘴處。帶電的墨滴在電場(chǎng)的作用下偏離其原來(lái)的軌跡，而沿著根據(jù)其各自的帶電量所決定的軌跡行進(jìn)。這樣的結(jié)果就是能夠通過(guò)控制墨滴所接受的電荷而引導(dǎo)墨滴到印刷介質(zhì)上沿著某一行的選定的位置。這個(gè)性能與噴嘴的動(dòng)作相結(jié)合，被用來(lái)產(chǎn)生預(yù)定的標(biāo)記，如字母數(shù)字字符。
眾所周知，對(duì)于任何給定的墨滴電荷，墨滴軌跡角度的變化是帶電墨滴通過(guò)的偏轉(zhuǎn)電極之間電場(chǎng)強(qiáng)度，和墨滴穿過(guò)電極所用的時(shí)間的直接函數(shù)。已有技術(shù)中周知的還有印刷字符的大小與墨滴軌跡角度的最大能夠發(fā)生的變化和印刷介質(zhì)與墨滴偏轉(zhuǎn)裝置的距離直接相關(guān)。所以，為了得到預(yù)定最小高度的字符或印刷體的大小，同時(shí)限定最小的電場(chǎng)強(qiáng)度和最小的偏轉(zhuǎn)電極長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)所需的軌跡角度變化是必要的。
對(duì)于給定的字符大小，電場(chǎng)強(qiáng)度的增加能夠使偏轉(zhuǎn)電極的長(zhǎng)度減小，其所帶來(lái)的是印刷頭整體的尺寸和墨汁噴嘴與印刷介質(zhì)之間距離的有益的減小。噴嘴到印刷介質(zhì)的最短距離通常會(huì)得到最好的印刷質(zhì)量。但是，由于在高的電場(chǎng)強(qiáng)度下會(huì)在電極之間產(chǎn)生電弧，所以電場(chǎng)強(qiáng)度不可能無(wú)限制地增大。例如，一種已知的已有技術(shù)噴墨打印機(jī)，其在平行距離為3/16英寸(約0.48厘米)的偏轉(zhuǎn)電極之間施加了5000伏特的電壓，換算成電場(chǎng)強(qiáng)度是10500伏特/厘米。繼續(xù)增大電場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)產(chǎn)生電弧。
還有一個(gè)問(wèn)題是在偏轉(zhuǎn)電極上的墨霧聚集。這種墨霧在墨滴與印刷介質(zhì)和/或收集漏斗的沖擊接觸時(shí)不可避免地要產(chǎn)生。這些墨霧具有電荷，它們?cè)诰奂问较掠绊懫D(zhuǎn)電場(chǎng)，而且無(wú)法控制。眾所周知的一個(gè)方法是利用具有某一種電荷極性的墨霧和具有相反極性的高壓電極尖端之間的電親和作用來(lái)中和墨霧。
如在下文中所述的，在已的技術(shù)中，對(duì)于墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，其電極在墨滴軌跡的方向上分岔開(kāi)從而為偏轉(zhuǎn)的墨滴留出空間，并且在電極之間的入口處增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度。由于電極在入口處的間距比較小，根據(jù)已有技術(shù)，要在入口處附近將高壓電極絕緣以防止在電極之間產(chǎn)生電弧。
從已有技術(shù)中可以知道墨滴印刷系統(tǒng)包括用于噴射印刷墨滴流的裝置;用于使選定的墨滴帶電的裝置;用于偏轉(zhuǎn)帶電墨滴的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，其使帶電墨滴行進(jìn)的軌跡與不帶電的墨滴行進(jìn)的軌跡不同，從而當(dāng)其它墨滴被收集器截取時(shí)某些墨滴在印刷介質(zhì)上產(chǎn)生標(biāo)記，該墨滴偏轉(zhuǎn)裝置包括一個(gè)高壓電極和一個(gè)低壓電極;用于使低壓電極保持接地或基本接地的裝置;用于向高壓電極施加高壓以使其在電極之間足以產(chǎn)生一個(gè)可偏轉(zhuǎn)帶電墨滴的電場(chǎng)的裝置;以及覆蓋在高電極的一部分上以防止電極之間產(chǎn)生電弧的絕緣材料。根據(jù)已有技術(shù)還可以了解到墨滴偏轉(zhuǎn)器，以及墨滴印刷系統(tǒng)，其中噴射印刷墨滴流并使選定的墨滴帶電，以使帶電的墨滴偏轉(zhuǎn)沿著與不帶電的墨滴行進(jìn)的軌跡不同的軌跡前進(jìn)，在其中包括一個(gè)高壓電極和一個(gè)低壓電極;用于保持低壓電極接地或基本接地的裝置;用于將高壓施加到高壓電極上已使其在電極之間足以產(chǎn)生可偏轉(zhuǎn)帶電墨滴的電場(chǎng)的裝置;以及覆蓋在高壓電極的一部分上以防止在電極之間產(chǎn)生電弧的絕緣材料。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，墨滴印刷系統(tǒng)，或墨滴印刷系統(tǒng)中的墨滴偏轉(zhuǎn)器，其中高壓電極的幾乎整個(gè)表面都被絕緣材料覆蓋，從而使電場(chǎng)強(qiáng)度可以由高壓電極在一個(gè)很高的電壓下增加，而這樣的電壓在采用其它方法時(shí)就會(huì)引起電極之間的電弧產(chǎn)生。
電極最好是平板形的，并且沿著墨滴軌跡的方向分岔開(kāi)(即電極板間的距離沿墨滴軌跡方向是增加的)，因而電場(chǎng)在墨滴偏轉(zhuǎn)裝置的入口處比其在出口處的強(qiáng)度大。
用于施加高壓到高壓電極上的裝置可以設(shè)置成所提供的高壓的極性與選定墨滴所帶的電荷的極性相同，這樣帶電的墨滴就會(huì)被高壓電極排斥向低壓偏轉(zhuǎn)電極。
低壓電極最好有一個(gè)不絕緣的部分以吸引和中和由帶電墨滴沖擊印刷介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生墨霧的電荷。
據(jù)已有技術(shù)可知用于將選定帶電的墨滴從其原來(lái)的軌跡偏轉(zhuǎn)到另一個(gè)軌跡上的方法包括使帶電和不帶電的墨滴流穿過(guò)在高壓電極和低壓電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將選定帶電的墨滴從其原來(lái)的軌跡偏轉(zhuǎn)到另一個(gè)軌跡上的方法包括將高壓電極絕緣的步驟以使其能夠在一個(gè)在采用其它方法時(shí)將引起電極之間的電弧發(fā)生的電壓下工作。
該方法可包括向高壓電極提供與帶電墨滴的電荷相同極性的高壓的步驟以使帶電墨滴被高壓電極排斥向低壓電極。
在已有技術(shù)中沒(méi)有建議通過(guò)使高壓電極完全絕緣以防止電弧產(chǎn)生或利用接地電極控制墨霧的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)增加電場(chǎng)強(qiáng)度和中和墨霧的益處。本發(fā)明采用了高壓電極排斥墨滴而不是吸引它們的設(shè)計(jì)。接地電極吸引墨霧以中和其電荷從而避免對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的任何實(shí)質(zhì)影響。這使得高壓電極可以完全絕緣化以防止電弧產(chǎn)生。
因?yàn)楦邏浩D(zhuǎn)電極被完全電絕緣覆蓋，偏轉(zhuǎn)電極之間可以比不絕緣或部分絕緣的電極距離得更近，這個(gè)距離的大小只取決于避免使空氣發(fā)生絕緣擊穿以維持產(chǎn)生電場(chǎng)的電壓差。較高的電勢(shì)可用于建立較強(qiáng)的電場(chǎng)，這對(duì)于從噴嘴到介質(zhì)的同樣長(zhǎng)的墨滴飛行長(zhǎng)度，可增加在印刷介質(zhì)上的偏轉(zhuǎn)幅度。反過(guò)來(lái)說(shuō)給定的印刷介質(zhì)上的偏轉(zhuǎn)幅度可以有相對(duì)來(lái)說(shuō)較短的墨滴飛行距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所以本發(fā)明提供一種具有減小了長(zhǎng)度的偏轉(zhuǎn)電極的印刷頭。
現(xiàn)將參照附圖通過(guò)實(shí)施例的方式來(lái)描述本發(fā)明，在這些附圖中

圖1是已知的墨滴印刷系統(tǒng)的示意性框圖，其用于由VideojetSystems國(guó)際公司出品的EXCEL牌號(hào)的噴墨印刷機(jī);
圖2是圖1中所示噴墨印刷機(jī)印刷頭的放大示意圖以表示墨滴偏轉(zhuǎn)裝置的細(xì)節(jié);
圖3、4、5和6是與圖2類(lèi)似的示意圖，但表示的是根據(jù)本發(fā)明做出的另一種形式的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，該裝置用于圖1所示之類(lèi)的墨滴印刷系統(tǒng)。
參見(jiàn)圖1，在墨滴印刷系統(tǒng)中有一容器10用于供應(yīng)導(dǎo)電墨汁，其按常規(guī)的方式由泵12軸出，并經(jīng)由調(diào)節(jié)器16和導(dǎo)管18在壓力下送到噴嘴14處。墨汁的電阻率最好在100歐姆-厘米到1500歐姆-厘米的范圍內(nèi)。
噴嘴14有一個(gè)小的噴孔20，由此墨汁被噴射出。噴孔20最好是形成在位于噴嘴14末端的寶石22中，一個(gè)壓電傳感器24被組裝在噴嘴14上并與之抵接，它通過(guò)常規(guī)的振蕩/字符發(fā)生器電路26，通常是以超聲波頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)。經(jīng)泵12在壓力下從噴孔20中噴射出的墨流被傳感器24分?jǐn)喑梢贿B串墨滴28。墨汁噴嘴上述的動(dòng)作是已熟知的，更詳細(xì)地公開(kāi)在，例如美國(guó)專利US-3，972，474中。噴嘴14和噴孔20及傳感器24一起構(gòu)成了發(fā)射墨滴流的裝置，墨滴流所沿的軌跡T1正對(duì)著一個(gè)墨汁收集器或漏斗36。
一個(gè)起電電極或起電環(huán)30沿軌跡T1設(shè)置在孔20的附近并用作當(dāng)墨流在起電環(huán)30附近分?jǐn)喑鲈S多墨滴時(shí)使選定的各個(gè)墨滴28帶電，這樣在選定的墨滴上捕集選定的電荷。在起電環(huán)30上的正電荷引起選定的墨滴28上產(chǎn)生負(fù)電荷，如在圖1和圖2中用各個(gè)負(fù)號(hào)所表示。振蕩器/字符發(fā)生器26通過(guò)導(dǎo)線27產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的視頻信號(hào)，通常是幅度變化的脈沖串形式，并且與振蕩器驅(qū)動(dòng)傳感器24同步以便獨(dú)立控制通過(guò)起電環(huán)30的每個(gè)所選定的墨滴所需要的電荷的量。
然后所有的墨滴28沿軌跡T1進(jìn)入分隔開(kāi)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由箭頭32表示，其包括分岔開(kāi)的線性偏轉(zhuǎn)電極52和54。電極52是接地的，如53所示，但電極54與裝置55相連，裝置55用于產(chǎn)生高壓以使在電極52和54之間足以產(chǎn)生可偏轉(zhuǎn)選定的帶電墨滴28的電場(chǎng)。所有不帶電的墨滴28不受這個(gè)電場(chǎng)的影響，繼續(xù)沿著其初始的軌跡T1前進(jìn)直到被漏斗36截獲并通過(guò)導(dǎo)管38回到墨汁存儲(chǔ)器。然而，所選擇的帶有負(fù)電荷的墨滴28被電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)朝向正電高壓電極54并沿著一條不同的軌跡，如T2行進(jìn)，直到介質(zhì)34，如紙或其它印刷材料，被選定的墨滴印上標(biāo)記。
給定的墨滴當(dāng)其通過(guò)一個(gè)均勻的電場(chǎng)時(shí)，其偏轉(zhuǎn)或位移由下列關(guān)系式給出X= (107)/(2md) · (EXZ q)/(Vj)其中X是在印刷介質(zhì)表面的偏移幅度;
q是墨滴上的電荷;
Ex是在平板型電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度;
Vjo是墨滴的初始速度;
md是墨滴的質(zhì)量;
Z0是從墨滴形成點(diǎn)到印刷表面的軸向距離。
因此每個(gè)墨滴的偏轉(zhuǎn)“X”正比于其上的電荷“q”的量。如果在墨滴上沒(méi)有電荷，它就沿著一條直的、沒(méi)有偏轉(zhuǎn)的路徑通過(guò)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)32進(jìn)入漏斗36，而不會(huì)印到介質(zhì)34上。
明顯地墨滴偏轉(zhuǎn)“X”還直接與電場(chǎng)強(qiáng)度“Ex”有關(guān)，當(dāng)墨滴通過(guò)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)32飛向印刷介質(zhì)34時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)對(duì)每個(gè)帶電墨滴產(chǎn)生作用。所以電場(chǎng)強(qiáng)度“Ex”的任何增大都會(huì)引起墨滴偏轉(zhuǎn)“X”的線性增加。因此在保持預(yù)定的字符大小″(即最大的墨滴偏轉(zhuǎn))的前提下，如果相應(yīng)地增大電場(chǎng)強(qiáng)度“Ex”很顯然墨滴飛行的軸向距離就可以減小。
如前面所指出的，電場(chǎng)強(qiáng)度“Ex”不可能無(wú)限制地增加，否則在偏轉(zhuǎn)電極52和54之間的空氣會(huì)發(fā)生絕緣擊穿。自然，水分、墨滴和墨霧的存在會(huì)明顯減小能夠保持的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。實(shí)際的最大電場(chǎng)強(qiáng)度接近為10-15千伏/厘米。這種受限制的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度限制了在短的墨滴飛行距離內(nèi)可能達(dá)到的最大墨滴偏轉(zhuǎn)量，所以，就需要較長(zhǎng)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置包括平行設(shè)置的不絕緣的高壓和低壓偏轉(zhuǎn)電極，電極之間的間隔約為3/16英寸，即約0.48厘米，它們的性能被這種設(shè)置所能實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度所限制。
圖2更詳細(xì)地表示了VideojetSystems國(guó)際公司的改進(jìn)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其所達(dá)到的電場(chǎng)強(qiáng)度要大于傳統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。線性偏轉(zhuǎn)電極52和54沿著墨滴行進(jìn)的方向分岔開(kāi)，在臨近起電環(huán)30的墨滴入口58處電極之間的間隔較小，而在臨近印刷介質(zhì)34和漏斗36的墨滴出口60處電極之間的間隔最大。
裝置55以傳統(tǒng)的方式在高壓上部電極54上相對(duì)于接地電壓的下部電極52施加固定的正高壓直流電勢(shì)，通常約為5000伏，以在電極之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)56，用來(lái)當(dāng)墨滴從入口58到出口60通過(guò)時(shí)加速或向上吸引所選擇的帶負(fù)電荷的墨滴28。
偏轉(zhuǎn)電極52和54的岔開(kāi)放置使得電場(chǎng)56十分不均勻，在其入口58處的電場(chǎng)強(qiáng)度要大于其出口60處的電場(chǎng)強(qiáng)度。這種不均勻性在入口58處形成了一個(gè)高電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)，對(duì)于偏轉(zhuǎn)帶電墨滴可產(chǎn)生最大的作用力。
在入口58區(qū)域中所需的高電場(chǎng)強(qiáng)度是通過(guò)使偏轉(zhuǎn)電極52、54之間在入口區(qū)域568的間隔比通常的間隔更小而達(dá)到的。其它已知的系統(tǒng)中一般使偏轉(zhuǎn)電極之間具有均勻的間隔為3/16英寸(0.48厘米)，而圖2中的墨滴入口58處電極的間隔被減小到3/32英寸(0.24厘米)或者甚至減小至1/16英寸(0.12厘米)，從而使這個(gè)區(qū)域中的電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)三倍。電極52和54在墨滴出口60處岔開(kāi)的間隔為約3/16至5/16英寸(即0.48至0.80)之間。
象增加到這樣大幅度的電場(chǎng)強(qiáng)度一般來(lái)說(shuō)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闀?huì)在臨近入口58的狹小間隙內(nèi)伴隨有超常電弧，特別是當(dāng)有導(dǎo)電墨滴或墨霧存在時(shí)。而圖1和圖2中所示的設(shè)計(jì)通過(guò)在高壓電極54部分，通常是在具有高電場(chǎng)強(qiáng)度的入口區(qū)域用電絕緣材62加以覆蓋解決了這個(gè)問(wèn)題。這種絕緣材料62可以采用TeflonFEP，這種材料的絕緣強(qiáng)度(236千伏/厘米)是空氣的六倍，所以相對(duì)較薄的1/10英寸(0.25厘米)厚的這種材料就可以提供附加的5900伏特的絕緣強(qiáng)度，從而使可用的最大電場(chǎng)強(qiáng)度增加一倍。
但是在圖2所示的已有技術(shù)的裝置中，需要高壓偏轉(zhuǎn)電極54在其出口端66處留出不絕緣的暴露的部分以使之能夠中和和收集墨霧。
已經(jīng)熟知當(dāng)墨滴沖擊到印刷介質(zhì)上時(shí)會(huì)產(chǎn)生墨霧，這些墨霧會(huì)積累產(chǎn)生一個(gè)不希望有的電場(chǎng)，它又將使帶電墨滴偏離其預(yù)定的軌跡。在圖2所示的已有技術(shù)的裝置中，帶有負(fù)電荷的墨霧64被吸引到帶正電的高壓電極54的暴露端66(電極露出的部分通常有1/8-1/4英寸(0.32-0.64厘米)長(zhǎng))，在與電極接觸的地方，墨霧被電中和掉。雖然圖2中所示的已有技術(shù)的裝置已是非常令人滿意的，但仍存在產(chǎn)生電弧的可能性，由于在墨滴中包含可揮發(fā)性溶劑，電弧將導(dǎo)致燃燒。這種可能性由于采用高壓電極控制墨霧而增加了。當(dāng)墨霧產(chǎn)生后，在電場(chǎng)中溶劑的存在和蒸發(fā)濃度的改變減弱了平板電極之間的空氣間隙的絕緣強(qiáng)度而增加產(chǎn)生電弧的可能性。
參見(jiàn)圖3，一股墨滴流80被噴嘴84從一個(gè)寶石制成的噴孔86中噴射出來(lái)，所選定的墨滴由起電電極88使之適當(dāng)?shù)貛щ?。偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中包括一對(duì)平板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極90和92。未帶電的墨滴沿著軌跡T1同前面一樣進(jìn)入到漏斗或收集器36中，與此同時(shí)帶電的墨滴則沿著軌跡T2印上基質(zhì)34。上面的電極90是接地的，或者是基本接地的，以用作低壓電極，而下面的電極92則保持在2000到5000伏特量級(jí)的負(fù)電壓水平上以用作高壓電極。整個(gè)高壓電極92用絕緣層94包住，該絕緣層可以是任何一種合適的絕緣材料諸如在前面結(jié)合圖2中所示的已有技術(shù)的絕緣層62所討論的材料。應(yīng)該特別指出，由于電極92是完全密封的，所以電弧在普通的操作條件下在電極間是不可能產(chǎn)生的。所選定用來(lái)印刷基質(zhì)34的墨滴是帶負(fù)電的，因而被高壓電極92所排斥，如在附圖中所示的，偏轉(zhuǎn)到可在基質(zhì)34上產(chǎn)生標(biāo)記的軌跡，如T2上。
因?yàn)楦邏弘姌O被絕緣材料完全密封，所以它不能用來(lái)控制墨霧。但是，由于使用了帶負(fù)電的墨滴，其與高壓電極的極性是相同的，這個(gè)功能可以由低電壓電極90來(lái)完成。于是墨滴在與基質(zhì)34撞擊時(shí)形成的墨霧就被吸引到接地電極90的一端96。因?yàn)楦邏弘姌O板92被用具有非常高的絕緣強(qiáng)度和電阻率(幾千伏特/立方厘米和1000兆歐姆·厘米的量級(jí))的材料密封著，所以將高壓電極的表面短路接地，或接到相對(duì)的接地電極板90上并不會(huì)破壞電極之間的電場(chǎng)。此外由于密封材料94具有高的阻抗，也不會(huì)產(chǎn)生電暈放電電流。
為了得到本發(fā)明全部的好處，高壓密封電極92的極性最好是與墨滴80上的電荷極性相同。另一個(gè)電極90最好是基本上具有接地電勢(shì)。這樣帶電墨滴就被高壓電極90排斥，而不是象已有技術(shù)中那樣被吸引到其上。這確保了構(gòu)成墨霧的不能控制的帶電微粒98不聚集在高壓電極92上以及干擾所需要的電場(chǎng)的建立。相反，不受控制的微粒98聚集在相對(duì)的接地電90的一端96上并放電而不對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生干擾。圖中所示的電極板是平的，但是也可以是其它幾何形狀的。
按照這種方法本發(fā)明能夠在不產(chǎn)生有害的電極之間電弧的情況下增加電場(chǎng)強(qiáng)度，從而允許使用較短的印刷頭。這能夠在不犧牲墨霧中和功能的前提下實(shí)現(xiàn)。高壓電極被用一種絕緣材料完全密封。而不絕緣的電極最好是接地的或是只具有極小的電勢(shì)9(比如說(shuō)不超過(guò)100伏)并用于起到墨霧中和作用。因?yàn)槟闻c高壓電極具有同樣的極性，高壓電極會(huì)排斥這些墨滴而引起偏轉(zhuǎn)，而不是如已有技術(shù)中那樣吸引這些墨滴。
圖4、5和6表示了圖3的幾種變換，并且說(shuō)明區(qū)別特征。相同的參考標(biāo)號(hào)用來(lái)表示等價(jià)的部分。
在圖4中高壓電源的極性和墨滴上的電荷都反過(guò)來(lái)了，因而它們都是正的。上面的低壓電極90仍然是接地的，或是基本接地的。
圖3和圖4中電極的設(shè)計(jì)可以根據(jù)特殊的操作要求而改變。例如，漏斗36可以重新放置以收集從偏轉(zhuǎn)軌跡中的某一條如T2來(lái)的墨滴，同時(shí)電極90、92的相對(duì)位置可以互換。
在圖5中高壓電極92正是極性的，而所選擇的墨滴是帶負(fù)電的，所以它們會(huì)被按照帶電量的大小從軌跡T1吸引到另外的軌跡如T2或T3上。低壓電極90的端部96可保持在一個(gè)低的正電勢(shì)上以收集采集器36附近的墨滴98。另一方面其它的墨滴如果需要的話可被去掉，如采用抽吸或采用一個(gè)分開(kāi)的具有合適電勢(shì)的不絕緣電極。
在圖6中低壓電極90和高壓電極92的位置被調(diào)換了從而使基質(zhì)34被沿著軌跡T1行進(jìn)的不帶電的墨滴和沿著軌跡如T2行進(jìn)的帶電墨滴印上標(biāo)記。用于循環(huán)的墨滴是那些帶較多的電荷量的沿軌T3進(jìn)入到收集器36中的墨滴。
本發(fā)明的一般特征被參照?qǐng)D3加以表示和描述，但后面的圖4、圖5和圖6則指出某些特征重新設(shè)計(jì)后的幾種變化方式。
盡管在圖3到圖6中所示的電極90和92被表示成與圖1和圖2中所示的電極52和54具有同樣的尺寸，但是應(yīng)該特別指出的是，利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)使得給定的墨滴偏轉(zhuǎn)量可以采用比迄今為止可能使用的電極都要短的電極(在軌跡T1，T2等的方向上)來(lái)達(dá)到。這增加了印刷的準(zhǔn)確性并且由于墨滴較少暴露在周?chē)h(huán)境中而減少了循環(huán)墨滴的揮發(fā)。
電極90、92的相對(duì)位置可以如圖所示，但是如果需要的話，可以平行相間設(shè)置以使偏轉(zhuǎn)墨滴能夠通過(guò)墨滴出口60逃逸掉。然而，為增加電場(chǎng)強(qiáng)度，也可以增加電極傾斜的角度。
權(quán)利要求
1.一種噴墨印刷系統(tǒng)，它包括用于噴射印刷墨滴流的裝置；用于使選定的墨滴帶電的裝置；用于偏轉(zhuǎn)帶電墨滴的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，它使帶電墨滴沿著與不帶電墨滴行進(jìn)軌跡不同的一條軌跡行進(jìn)，從而某些墨滴將印在介質(zhì)上而其它的墨滴則被一個(gè)收集器截獲，該墨滴偏轉(zhuǎn)裝置包括一個(gè)高壓電極和一個(gè)低壓電極；用于保持低壓電極接地或基本接地的裝置；用于向高壓電極施加高壓以使其在電極之間足以產(chǎn)生一個(gè)可偏轉(zhuǎn)帶電墨滴的電場(chǎng)的裝置；覆蓋高壓電極部分以防止在電極之間產(chǎn)生電弧的絕緣材料；其特征在于絕緣材料(94)基本覆蓋了高壓電極(92)的整個(gè)表面，從而可以通過(guò)使高壓電極(92)在一個(gè)高壓下工作而增加電場(chǎng)強(qiáng)度，而所說(shuō)的高壓在其它方法中采用通常會(huì)導(dǎo)致電極之間產(chǎn)生電弧。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于電極(90、92)是沿著墨滴軌跡方向岔開(kāi)設(shè)置的平板電極，因而在墨滴偏轉(zhuǎn)裝置(90、92)的入口()處的電場(chǎng)要比在其出口()處的電場(chǎng)強(qiáng)度大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于用于將高壓施加到高壓電極(92)上的裝置(+HV-HV)所施加的高壓與所選定的墨滴所帶電荷的極性相同，從而使帶電墨滴被高壓電極(92)排斥向低壓偏轉(zhuǎn)電極(90)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于低壓電極(90)上有一個(gè)不絕緣的部分(96)，以吸引和中和由于帶電墨滴沖擊介質(zhì)(34)時(shí)所產(chǎn)生的墨霧上的電荷。
5.一種墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，它用于一個(gè)噴墨印刷系統(tǒng)，其中印刷墨滴流被噴射出來(lái)，使所選擇的墨滴帶電以使其發(fā)生偏轉(zhuǎn)沿著一條與不帶電墨滴行進(jìn)軌跡不同的軌跡行進(jìn)，所說(shuō)的偏轉(zhuǎn)裝置包括一個(gè)高壓電極和一個(gè)低壓電極;用于保持低壓電極接地或基本接地的裝置;用于向高壓電極施加足夠的高壓以使其在電極之間產(chǎn)生可使帶電墨滴偏轉(zhuǎn)的電場(chǎng);以及覆蓋高壓電極的一部分以防止在電極之間產(chǎn)生電弧的絕緣材料，其特征在于絕緣材料(94)基本上覆蓋了高壓電極(92)的整個(gè)表面，從而使電場(chǎng)強(qiáng)度可以通過(guò)使高壓電極(92)在一個(gè)高壓下工作而增加，而所說(shuō)的高壓如用于其它方法將會(huì)引起電極之間的電弧。
6.如權(quán)利要求5所述的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，其特征在于電極(90、92)是沿著墨滴軌跡的方向岔開(kāi)設(shè)置的平板電極，因而電場(chǎng)在墨滴偏轉(zhuǎn)裝置(90、92)的入口()處的強(qiáng)度要大于在其出口處的強(qiáng)度()。
7.如權(quán)利要求5或6所述的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，其特征在于用于向高壓電極(92)施加高壓的裝置(+HV或-HV)設(shè)置成使其所施加的高壓與所選擇的墨滴上所帶電荷的極性相同，因而帶電墨滴將被高壓電極(92)排斥低壓電極(90)。
8.如權(quán)利要求7所述的墨滴偏轉(zhuǎn)裝置，其特征在于低壓電極(90)上有一個(gè)不絕緣的部分(96)，以吸引和中和由于帶電墨滴沖擊介質(zhì)(34)時(shí)所產(chǎn)生的墨霧上的電荷。
9.一種將所選擇的帶電墨滴從其初始軌跡偏轉(zhuǎn)到另一條軌跡上的方法，它包括使帶電的和不帶電的墨滴流通過(guò)一個(gè)在一高壓電極和一低壓電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)的步驟，其特征在于它還包括使高高壓電極(92)絕緣以使其能夠在一個(gè)如用于其它方法將會(huì)產(chǎn)生電極之間電弧的高壓下工作的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于通過(guò)施加與帶電墨滴上所帶電荷極性相同的高壓到高壓電極(92)上，使得帶電墨滴被高壓電極(92)排斥向低壓電極(90)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于利用低壓電極(90)吸引伴隨著的墨滴并中和其上的電荷。
全文摘要
偏轉(zhuǎn)電極(90、92)產(chǎn)生了一個(gè)高電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)和一個(gè)墨霧中和區(qū)(96)。高電場(chǎng)強(qiáng)度可通過(guò)使偏轉(zhuǎn)電極之間的間距比以往可能的都更近而達(dá)到。較高的電場(chǎng)強(qiáng)度使得墨滴偏轉(zhuǎn)或字符尺寸得以保證，盡管電極(90、92)的有效長(zhǎng)度可能比傳統(tǒng)的噴墨印刷頭要短。絕緣材料(94)覆蓋在高壓偏轉(zhuǎn)電極上避免高壓電弧。絕緣電極和被偏轉(zhuǎn)的墨滴可以是同樣的極性，從而使得墨霧中和區(qū)(96)可以位于低壓電極(90)上。
文檔編號(hào)B41J2/075GK1090815SQ9311500
公開(kāi)日1994年8月17日 申請(qǐng)日期1993年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月13日
發(fā)明者F·艾倫米蒂, G·阿威 申請(qǐng)人:錄象射流系統(tǒng)國(guó)際有限公司