用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】為了獲得CIJ打印機(jī)用的均勻的墨，將墨射束（12）分開為單個(gè)相同大小的墨滴（16、32、38），使所述墨滴（16、32、38）的至少一部分帶有電荷并且使所述墨滴（16、32、38）引導(dǎo)通過偏轉(zhuǎn)裝置（20）。由均勻化液滴捕獲器（34）接收偏轉(zhuǎn)預(yù)定程度的墨滴（32）并且將其用于打印。
【專利說明】用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的方法和設(shè)備，包括用于產(chǎn)生墨射束的裝置；包括噴嘴裝置，該噴嘴裝置包括超聲波振蕩器和噴嘴，用于將墨射束分開為單個(gè)相同大小的墨滴；包括充電通道，利用該充電通道使得墨滴的至少一部分帶有電荷；包括偏轉(zhuǎn)裝置，利用該偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)各個(gè)經(jīng)充電的墨滴；以及包括均勻化液滴捕獲器。
【背景技術(shù)】
[0002]在連續(xù)噴墨打印機(jī)(CIJ打印機(jī))中，墨射束12 (參見圖1)隨著打印經(jīng)由噴嘴從打印頭10排出。該射速12通過位于噴嘴之后的壓電轉(zhuǎn)換器來調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)均勻地分解為單個(gè)液滴16 (瑞利液滴分解)。分解的滴16通過充電通道18或多或少強(qiáng)烈地被靜電充電。速度為10至40米/秒的液滴16隨后飛過更大的偏轉(zhuǎn)電極20，這些液滴在那里通過不同的特定的充電狀態(tài)側(cè)向地或在高度中被偏轉(zhuǎn)。根據(jù)儀器類型現(xiàn)在經(jīng)充電和未充電的液滴16到達(dá)要打印的表面21上。不需要的滴16已經(jīng)在打印頭處偏轉(zhuǎn)、接收到常見的液滴捕獲器22中并且重新輸送給墨回路。由文獻(xiàn)EP0362101已知，為了實(shí)現(xiàn)高的打印質(zhì)量檢測并且控制液滴的速度、墨的質(zhì)量以及液滴的形成和充電。
[0003]由文獻(xiàn)DE-0S2331803已知一種具有兩個(gè)墨接收板的噴墨矩陣打印機(jī)(CIJ打印機(jī))。第一墨接收板產(chǎn)生用于同步液滴形成和液滴充電的控制信號(hào)。第二墨接收板在檢測區(qū)間中接收未使用的液滴，這些液滴相對于用于打印的液滴具有非常高的充電，由此能確定系統(tǒng)錯(cuò)誤、如偏轉(zhuǎn)電壓或字體高度的錯(cuò)誤。
[0004]在文獻(xiàn)JP56113463A的摘要中描述一種用于CIJ打印機(jī)的兩件式的液滴捕獲器，該液滴捕獲器接收未偏轉(zhuǎn)的液滴和反向于用于書寫的液滴而充電的液滴。這些反向充電的液滴用于確定墨粘性。
[0005]在CIJ打印機(jī)中使用特定的墨。這些墨由顏料、粘合劑和溶劑組成。根據(jù)要求可以包含附加的鹽、季銨化合物或其他制劑，以便提高墨的導(dǎo)電能力。此外可以包含增附劑以及用于提高或降低表面張力的制劑。除了顏料之外也可以使用用于給墨染色的色素。顏料墨產(chǎn)生相對更鮮艷的顏色，而色素墨具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，色素墨在要打印的表面上較少地化開并且顯示更高的真實(shí)性和更高的對比度。
[0006]在CIJ打印方法中特別重要的是，墨是盡可能均勻的，以便形成盡可能相同形狀的墨滴。墨滴應(yīng)該具有一致的液滴斷裂長度、液滴速度、質(zhì)量和可充電性。墨的均勻性是噴墨能夠分開為具有恒定的化學(xué)和物理特征的小液滴的先決條件。在此特別是，充電能力相比于重量是決定性的，因?yàn)閮H當(dāng)液滴具有確定的電荷/質(zhì)量比時(shí)，這些液滴才能夠?qū)?zhǔn)到在書寫矩陣中其規(guī)定的位置上。不均勻的液滴形成因此導(dǎo)致引起打印頭的字形變差的難以控制或雜散的墨滴。
[0007]為了產(chǎn)生具有盡可能高的均勻度的墨，以常規(guī)方式要注意的是，墨的各個(gè)組分具有盡可能高的可溶性和可分散性，并且選擇促成墨的盡可能高的均勻性的工藝技術(shù)途徑。特別是在制造中多次將墨進(jìn)行過濾。此外迄今為止將墨相應(yīng)準(zhǔn)確地針對在其中應(yīng)使用該墨的儀器來進(jìn)行協(xié)調(diào)(EP0438427)。
[0008]所使用的墨的質(zhì)量越差，打印頭就變得越難以調(diào)節(jié)。具有缺陷的質(zhì)量的墨在經(jīng)精確調(diào)整的打印頭中僅導(dǎo)致可接受的打印結(jié)果。這可能導(dǎo)致，打印結(jié)果在墨濃度輕微改變時(shí)或環(huán)境條件變化時(shí)劇烈地變差。而具有優(yōu)化質(zhì)量的墨能在寬的調(diào)整范圍內(nèi)得以應(yīng)用，而不會(huì)發(fā)生打印圖像的損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種方法和一種設(shè)備，借助于它們實(shí)現(xiàn)在CIJ打印時(shí)更清潔的字形。
[0010]該任務(wù)通過用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的方法來解決，其中
[0011].將墨射束分開為單個(gè)相同大小的墨滴；
[0012].使所述墨滴的至少一部分帶有電荷；以及
[0013].使所述墨滴引導(dǎo)通過偏轉(zhuǎn)裝置；
[0014].由均勻化液滴捕獲器接收偏轉(zhuǎn)預(yù)定程度的墨滴；并且
[0015].使用由所述均勻化液滴捕獲器所接收的墨滴用于打印。
[0016]優(yōu)選地，每個(gè)墨滴帶有相同的電荷。在此將“每個(gè)墨滴”理解為僅用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的墨滴。對于相位調(diào)整必要的墨滴即使在按照本發(fā)明的方法中也僅微弱地充電并且不理解為該每個(gè)墨滴。如以下還進(jìn)一步闡述的那樣，按照本發(fā)明的方法此外可以通過如下方式與CIJ打印方法組合，即，使得對于打印和相位調(diào)整不需要的墨滴被用于獲得均勻的墨。“每個(gè)墨滴”因此`僅涉及最后提及的墨滴。
[0017]優(yōu)選地，被用于獲得均勻的墨的墨滴的飛行長度大于在CIJ打印時(shí)墨滴的飛行長度。該飛行長度優(yōu)選為多于50mm、特別是多于70mm。墨滴的飛行路徑越長并且偏轉(zhuǎn)越大，由均勻化液滴捕獲器所接收的墨滴的顆粒大小分級就越窄并且獲得的墨就越均勻。
[0018]優(yōu)選地，由所述均勻化液滴捕獲器所接收的墨滴存儲(chǔ)在中間容器中。
[0019]優(yōu)選地，墨滴比在CIJ打印時(shí)偏轉(zhuǎn)得更強(qiáng)烈，以便墨滴的不均勻性特別明顯地發(fā)生作用。
[0020]此外，該任務(wù)通過具有以下特征的設(shè)備來解決，
[0021]?用于產(chǎn)生墨射束的裝置；
[0022].噴嘴裝置，包括超聲波振蕩器和噴嘴，用于將所述墨射束分開為單個(gè)相同大小的墨滴；
[0023].充電通道，利用該充電通道使得墨滴的至少一部分帶有電荷；
[0024].偏轉(zhuǎn)裝置，利用該偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)各個(gè)經(jīng)充電的墨滴；以及
[0025].均勻化液滴捕獲器，所述均勻化液滴捕獲器與所述墨滴的未偏轉(zhuǎn)的飛行軌跡間隔開距離地設(shè)置。
[0026]優(yōu)選地，所述偏轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生靜電場或靜磁場以用于偏轉(zhuǎn)墨滴。
[0027]優(yōu)選地，所述設(shè)備具有中間容器以用于存儲(chǔ)由所述均勻化液滴捕獲器所接收的墨滴。
[0028]所述設(shè)備不僅能用于獲得均勻的墨而且能用于以均勻的墨來打印表面。所述裝置為此包括用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面的基底的裝置以及液滴捕獲器，所述液滴捕獲器如此設(shè)置，使得該液滴捕獲器接收未偏轉(zhuǎn)和對于打印不需要的墨滴。
[0029]所述用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面的基底的裝置和均勻化液滴捕獲器優(yōu)選設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴的液滴捕獲器的對置的側(cè)上。特別是所述用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面的基底的裝置可以設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴的液滴捕獲器之上，并且所述均勻化液滴捕獲器可以設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴的液滴捕獲器之下。
[0030]按照本發(fā)明的均勻化裝置基本上具有與常規(guī)噴墨打印頭相同的結(jié)構(gòu)，其中，僅均勻化液滴捕獲器設(shè)在未偏轉(zhuǎn)的飛行軌跡之外，從而僅接收如下這樣的墨滴，這些墨滴偏轉(zhuǎn)了相應(yīng)的程度。噴墨打印頭在此可以是用于多偏移CIJ打印的打印頭或用于二進(jìn)制CIJ打印的打印頭。在多偏移CIJ打印時(shí)借助于具有唯一噴孔的打印頭產(chǎn)生一系列單個(gè)墨滴，并且通過偏轉(zhuǎn)的程度來控制墨滴擊中要打印表面上的位置，偏轉(zhuǎn)的程度又通過液滴的充電來控制。在二進(jìn)制CIJ打印時(shí)借助于具有多個(gè)、例如192或256個(gè)噴孔的打印頭產(chǎn)生相應(yīng)多個(gè)墨射束，亦即一系列的墨滴，并且通過相應(yīng)噴孔在打印頭上的位置來確定墨滴擊中要打印表面上的位置，其中，所有墨滴不獲得電荷或者獲得相同的電荷，根據(jù)應(yīng)該打印字符還是空格。
[0031]在按照本發(fā)明的方法中，以符合目的方式首先準(zhǔn)備粗墨，該粗墨大致具有在粘性和導(dǎo)電能力方面所需要的特征。由該墨產(chǎn)生墨射束，該墨射束借助于超聲波振蕩器和噴嘴分為單個(gè)相同大小的滴。通過充電裝置使墨射束帶有電荷，從而由墨射束分離的每個(gè)液滴具有電荷。偏轉(zhuǎn)裝置使經(jīng)充電的液滴由其原來的飛行軌跡偏轉(zhuǎn)并且將墨滴輸送給均勻化液滴捕獲器。僅其偏轉(zhuǎn)符合均勻化液滴捕獲器的位置的液滴被均勻化液滴捕獲器接收并且被傳遞到中間容器處。由于墨的不均勻性或污染而經(jīng)歷與預(yù)定值有偏差的偏轉(zhuǎn)的液滴不擊中到均勻化液滴捕獲器上并且不被傳遞到中間容器中，從而以此可以引起在墨的均勻和不均勻的組成部分之間的有效分開。在中間容器中僅收集優(yōu)化地形成的并且?guī)缀醪辉倬哂胁痪鶆蛐曰蛭廴镜囊旱巍Ｒ虼艘搏@得如下這樣的墨，該墨分解為液滴，具有高線性和重復(fù)精度并因此顯示非常干凈的字形。
[0032]沒有由均勻化液滴捕獲器所接收的墨滴擊中到碰撞板上，所述墨滴可以由該碰撞板滴下并且接收在一個(gè)獨(dú)立的收集容器中。該碰撞板優(yōu)選沿液滴的飛行方向設(shè)置在均勻化液滴捕獲器之后。在收集容器中所接收的墨可以再次使用并且重新輸送給均勻化裝置。
[0033]在實(shí)踐中產(chǎn)生這樣的問題，S卩，直接相繼的墨滴由于靜電力和特別是由于風(fēng)影效應(yīng)(Windschatteneffekt)相互影響其飛行軌跡。即使液滴具有相同的電荷/質(zhì)量比例，僅僅在前的墨滴的風(fēng)影也導(dǎo)致后續(xù)液滴的更較強(qiáng)偏轉(zhuǎn)。甚至可能的是，后續(xù)液滴由于風(fēng)影達(dá)到更高速度并且超過在前液滴。該效應(yīng)特別是在均勻化方法的開始時(shí)起干擾作用。隨著時(shí)間的推移隨后出現(xiàn)平衡，在該平衡時(shí)隨后所有具有相同的電荷/質(zhì)量比例的墨滴偏轉(zhuǎn)到相同的軌跡上。按照本發(fā)明的均勻化方法如同CIJ打印方法那樣地在幾秒鐘的短時(shí)間間隔中被調(diào)節(jié)，以便補(bǔ)償溫度波動(dòng)、壓力變化和類似的運(yùn)行參數(shù)的變化并且實(shí)施相位調(diào)整。在每次調(diào)節(jié)之后重新采取均勻化方法，并且人們必須等到重新出現(xiàn)平衡。由于經(jīng)常的中斷特別是在重新采用均勻化方法時(shí)出現(xiàn)的風(fēng)影效應(yīng)起干擾作用。
[0034]存在補(bǔ)償墨滴的相互影響的不同可能性。技術(shù)上最簡單的解決方案在于，將均勻化液滴捕獲器定位在墨滴的穩(wěn)定化的飛行軌跡中，亦即在在開始時(shí)的由于充電和風(fēng)影效應(yīng)的干擾消退之后墨滴所擊中的地方。在該解決方案中不利的是稍微減小的生產(chǎn)率，因?yàn)樵诿糠N情況下大約前5至8滴與其濃度無關(guān)地不擊中到均勻化液滴捕獲器上并因此最初丟棄比必需的墨而更多的墨。因此在這種情況下有意義的是，接收最初丟棄的墨滴并且重新輸送給均勻化裝置。
[0035]備選地，各個(gè)墨滴的電荷也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定并且在此與在前面飛行的墨滴的數(shù)量有關(guān)地進(jìn)行控制。在此墨滴的電荷逐步減小，直至墨滴的飛行軌跡已經(jīng)穩(wěn)定化。按照這種方式雖然沒有失去墨滴，但是需要附加的非線性的控制裝置，由此不僅運(yùn)行而且設(shè)備的維護(hù)變得更為耗費(fèi)。
[0036]另一種備選方案在于,交替地產(chǎn)生非常高地充電的和不充電的或者僅微弱充電的墨滴。在各個(gè)非常高地充電的墨滴之間的距離如此大，使得這些墨滴不再相互影響。為了提聞在非常聞地充電的墨滴之間的距尚，也可以僅僅將每隔兩個(gè)、二個(gè)等等的墨滴非常聞地充電。在這種方法時(shí)，雖然同樣強(qiáng)烈地降低生產(chǎn)率，然而可以實(shí)現(xiàn)最高的和最穩(wěn)定的分離精度。僅微弱充電的液滴可以用于相位調(diào)整。
[0037]也可能的是，交替地以不同極化的電荷加載墨滴。墨滴于是交替地向上和向下(在附圖的幾何結(jié)構(gòu)中)偏轉(zhuǎn)，從而又不再出現(xiàn)相繼墨滴的飛行軌跡的相互影響。不過則必須設(shè)有另一個(gè)均勻化液滴捕獲器，該均勻化液滴捕獲器接收相反地極化的墨滴。
[0038]用于避免墨滴的飛行軌跡的相互影響的各個(gè)方法也可以為了優(yōu)化而相互組合。
[0039]經(jīng)充電的墨滴的偏轉(zhuǎn)的度數(shù)與墨滴的電荷/質(zhì)量比例有關(guān)。電荷/質(zhì)量比例的選擇可以通過均勻化液滴捕獲器的位置、墨壓力、充電電壓、偏轉(zhuǎn)電壓以及通過均勻化液滴捕獲器與充電通道的距離進(jìn)行調(diào)整。均勻化裝置的分離精度可以通過在充電通道與均勻化液滴捕獲器之間的距離以及通過偏轉(zhuǎn)場的強(qiáng)度來確定。
[0040]實(shí)際上施加到墨滴上的電荷與在出口嗔嘴與斷裂點(diǎn)之間的墨的導(dǎo)電能力有關(guān)。墨的導(dǎo)電能力在該范圍內(nèi)的變化導(dǎo)致墨滴的不同充電。斷裂點(diǎn)的位置在此與墨的速度或壓力以及噴嘴的驅(qū)動(dòng)壓力有關(guān)。由于墨的不均勻性引起的粘性或表面張力的局部出現(xiàn)的變化導(dǎo)致斷裂長度的變化并因此導(dǎo)致有關(guān)的墨滴的充電的變化。
[0041]偏轉(zhuǎn)場可以是靜電場，該靜電場由一個(gè)或多個(gè)高壓電極產(chǎn)生。但墨滴的偏轉(zhuǎn)也可以通過磁場來實(shí)現(xiàn)。
[0042]與墨的長時(shí)間穩(wěn)定性有關(guān)地可以在墨的制造商處或者直接在打印前不久實(shí)施均勻化過程。如果墨具有高的長時(shí)間穩(wěn)定性，則有利的是，已經(jīng)在墨制造時(shí)實(shí)施均勻化并且將完成的墨產(chǎn)品提供給用戶。
[0043]備選地也可以通過均勻化裝置直接在用戶的打印儀器中制造墨，其中，墨由均勻化液滴捕獲器傳遞到中間容器中，隨后打印頭由中間容器獲得墨用于打印。因?yàn)槟谠摖顩r下“根據(jù)要求”地制造，亦即僅當(dāng)打印頭需要墨時(shí)才制造，所以規(guī)定一定的提前時(shí)間，在該提前時(shí)間期間均勻化裝置產(chǎn)生必需的墨。
[0044]也可能的是，打印頭自身不僅用作打印裝置而且用作均勻化裝置。出于該目的，打印頭除了常見的液滴捕獲器之外還需要均勻化液滴捕獲器以用于實(shí)施均勻化方法。在停工時(shí)間中，打印頭于是可以從第一存儲(chǔ)容器得到粗墨，實(shí)施該墨的均勻化，以及將經(jīng)過濾的墨引導(dǎo)到中間容器中。為了打印，打印頭隨后從中間容器得到經(jīng)過濾或均勻化的墨。該組合的實(shí)施形式的優(yōu)點(diǎn)在于，正好同一個(gè)打印頭不僅用于打印而且用于墨的均勻化。墨在均勻化方法中已經(jīng)證明能夠由該打印頭將墨成形為具有期望的電荷/質(zhì)量比例的墨，這樣的墨以高的概率即使在隨后的打印過程中也能夠重新分解為相同形狀的墨滴。在該實(shí)施形式中，可以以如下的方式使用給液滴交替地反向充電的上面提到的可能性，即，使得使用經(jīng)負(fù)極充電的液滴用于打印并且必要時(shí)擊中到常見的液滴捕獲器上，而經(jīng)正極充電的液滴用于均勻化并且擊中到均勻化液滴捕獲器或碰撞板上。
[0045]一般地，均勻化裝置的噴嘴裝置應(yīng)該具有與噴墨儀器的書寫頭相同的結(jié)構(gòu)類型。均勻化裝置的噴嘴直徑應(yīng)該等于或小于在書寫頭中使用的噴嘴的直徑，并且均勻化裝置的運(yùn)行頻率應(yīng)該等于或大于書寫頭的運(yùn)行頻率。按照這種方式保證，經(jīng)均勻化的墨也在噴墨儀器的書寫頭中形成均勻的墨滴并且產(chǎn)生干凈的字形。
[0046]能通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，由于所使用的墨的提高的均勻性，高質(zhì)量的字形是能實(shí)現(xiàn)的。此外，墨能夠在寬的調(diào)整范圍內(nèi)無問題地使用。
[0047]另一優(yōu)點(diǎn)在于，利用色素墨(該色素墨通常具有比染色墨更低的均勻性)本身能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的墨組合物，該墨組合物優(yōu)化地適用于CIJ打印。對于色素墨來說可以使用任意的色素。優(yōu)選使用二氧化鈦色素。該色素對于CIJ應(yīng)用典型地具有0.5至2 μ m的直徑。墨滴通常具有50至120 μ m的大小。典型的未經(jīng)過濾的色素墨因此相應(yīng)于高斯分布的液體，亦即在墨中溶解的色素的尺寸分布大致符合高斯分布。因?yàn)樯氐某叽缬绊懴鄳?yīng)的墨滴的化學(xué)和物理特征，所以可能的是，利用按照本發(fā)明的均勻化裝置由高斯分布的色素墨做出如下選擇，即，精確地預(yù)定色素墨的電荷/質(zhì)量比例及其帶寬。
[0048]在墨中懸浮的粒子傾向于聚集。這樣的聚集阻止液滴形成并且同樣損壞字形。通過墨直接在打印過程前經(jīng)歷按照本發(fā)明的均勻化方法確保被用于打印的墨允許均勻的液滴形成，并且確保由于在均勻化與打印過程之間的短的持續(xù)時(shí)間在墨中而不發(fā)生干擾的聚集。
[0049]優(yōu)選地，均勻化裝置除了均勻化液滴捕獲器的位置以及充電通道的操控裝置之外基本上與打印頭結(jié)構(gòu)相同，在該打印頭中應(yīng)使用墨。按照這種方式確保，墨在打印過程中存在的環(huán)境條件下允許優(yōu)化的液滴形成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]以下根據(jù)附圖更詳細(xì)地闡明本發(fā)明的實(shí)施例。其中:
[0051]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)CIJ儀器的功能草圖；
[0052]圖2示出了按照本發(fā)明的用于均勻化CIJ儀器用的墨的設(shè)備；
[0053]圖3示出了組合的設(shè)備，該設(shè)備不僅適用于打印而且還適用于使CIJ儀器用的墨的均勻化。
【具體實(shí)施方式】
[0054]在圖1中示出了常規(guī)CIJ打印頭10的結(jié)構(gòu)。墨射束12通過高壓管路13通到打印頭10處并且借助于包括超聲波振蕩器和噴嘴的噴嘴裝置14分開為單個(gè)大小相同的墨滴
16。充電通道18用于將墨射束12靜電充電。由經(jīng)充電的墨射束12分開的墨滴16自身帶有電荷的一部分。經(jīng)充電的墨滴16隨后通過偏轉(zhuǎn)裝置20被引導(dǎo)，在該偏轉(zhuǎn)裝置中墨滴16按照其電荷/質(zhì)量比例由其原來的飛行軌跡偏轉(zhuǎn)。通過墨滴16的相互協(xié)調(diào)的垂直偏轉(zhuǎn)以及通過打印頭10的或者要打印表面21的相應(yīng)水平運(yùn)動(dòng)來打印表面。不需要的或未經(jīng)充電的墨滴16保留在其原來的飛行軌跡上，由液滴捕獲器22接納并且導(dǎo)回到存儲(chǔ)容器24中。
[0055]在圖2中描繪按照本發(fā)明的均勻化裝置30的一種實(shí)施形式。均勻化裝置30的結(jié)構(gòu)很大程度地相當(dāng)于常規(guī)的CIJ打印頭10的結(jié)構(gòu)。墨射束12又分解為相同大小的墨滴16，其中，充電通道18如此設(shè)置，使得各個(gè)墨滴16分別帶有相同的電荷量。經(jīng)充電的墨滴16隨后在偏轉(zhuǎn)電極20的靜電場中由墨滴的原來的飛行軌跡偏轉(zhuǎn)。墨滴16的偏轉(zhuǎn)在此不僅與偏轉(zhuǎn)電極20的靜電場的強(qiáng)度有關(guān)而且與墨滴16的電荷/質(zhì)量比例有關(guān)。均勻化裝置30在此如此調(diào)整，使得這樣的、亦即僅這樣的具有事先確定好的電荷/質(zhì)量比例的墨滴32擊中到均勻化液滴捕獲器34上并且由該均勻化液滴捕獲器傳遞到中間容器36中。圖1的液滴捕獲器22設(shè)置在未偏轉(zhuǎn)的墨滴16的軌跡上，而均勻化液滴捕獲器34如此設(shè)置，使得僅均勻的液滴32擊中到該均勻化液滴捕獲器上。電荷/質(zhì)量比例的預(yù)定值個(gè)別地與相應(yīng)的墨有關(guān)并且可以通過均勻化液滴捕獲器34的位置的相應(yīng)選擇、墨射束12的壓力、充電通道18中的充電電壓、偏轉(zhuǎn)電極20的電壓，以及通過均勻化液滴捕獲器34與充電通道18的距離進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)節(jié)均勻化方法或相位調(diào)整之后，由于靜電相互作用和風(fēng)影效應(yīng)導(dǎo)致相繼的墨滴的飛行軌跡的相互影響。然而在該方法的過程中使該飛行軌跡穩(wěn)定化，從而具有相同電荷/質(zhì)量比例的墨滴也具有相同的飛行軌跡。均勻化液滴捕獲器因此在圖2的實(shí)施形式中如此定位，使得該均勻化液滴捕獲器接收具有穩(wěn)定化的飛行軌跡的墨滴。
[0056]墨滴38的偏轉(zhuǎn)不符合通過均勻化液滴捕獲器34的位置所確定的值，而這些墨滴偏轉(zhuǎn)到不同的飛行軌跡上并且因此不擊中到均勻化液滴捕獲器34上。不均勻的墨滴38因此以有效的方式與均勻的墨滴32分開。而所有不擊中到均勻化液滴捕獲器中的墨滴、亦即不均勻的墨滴和在均勻化方法開始時(shí)還經(jīng)歷太小偏轉(zhuǎn)的均勻的墨滴擊中到碰撞板39上并且被輸送回到存儲(chǔ)容器24中。
[0057]在中間容器36中收集的墨僅包括墨滴32，這些墨滴已經(jīng)具有期望的電荷/質(zhì)量比例。由這些墨滴32形成的墨具有高的重復(fù)精度，亦即該墨可以在隨后的打印過程中又分解為具有保持相同的電荷/質(zhì)量比例的墨滴32，從而能夠?qū)崿F(xiàn)非常干凈的字形。
[0058]在圖3中示出了按照本發(fā)明的均勻化裝置40的另一種實(shí)施形式。在該實(shí)施形式中不僅可以實(shí)施墨的均勻化、而且可以實(shí)施以同一個(gè)的打印頭10來打印表面21。該實(shí)施形式除了圖2的均勻化裝置30之外還包括未更詳細(xì)示出的用于保持和引導(dǎo)具有要打印表面21的基底的裝置和常見的液滴捕獲器22。通過三通閥42能選擇的是，打印頭10是供以來自存儲(chǔ)容器24的粗墨還是供以來自中間容器36的經(jīng)均勻化的墨。
[0059]常見的液滴捕獲器22位于噴嘴裝置14的高度上，而用于保持和引導(dǎo)具有要打印表面21的基底的裝置設(shè)置在該液滴捕獲器22之上，并且均勻化液滴捕獲器34設(shè)置在常見的液滴捕獲器22之下，或者反之亦然。整個(gè)結(jié)構(gòu)也可以相對于水平線傾斜。基本的是，墨滴16為了打印而獲得電荷，該電荷反向于用于獲得均勻的墨的墨滴32、38的電荷。
[0060]為了打印將均勻化的墨由中間容器36引導(dǎo)到打印頭10中。如前述那樣實(shí)施打印方法。墨滴16被充電并且經(jīng)由偏轉(zhuǎn)電極20引導(dǎo)到表面21的墨滴的所想要的書寫矩陣位置上。不需要的墨滴16在液滴捕獲器22中被接收并且導(dǎo)回到中間容器36中，以便在隨后的打印過程中使用墨。在停機(jī)時(shí)間中或當(dāng)在中間容器36中的墨液位過低時(shí)，可以利用打印頭10實(shí)施按照本發(fā)明的用于獲得均勻的墨的方法。為此如此控制三通閥42，使得打印頭10從存儲(chǔ)容器24得到粗墨。如與圖2相關(guān)地所闡述的那樣，粗墨射束12分解為相同形狀并且相同充電的墨滴16。這樣的具有預(yù)定的電荷/質(zhì)量比例的墨滴32通過偏轉(zhuǎn)電極20轉(zhuǎn)向到均勻化液滴捕獲器34中并且從那里傳遞到中間容器36中。而不具有預(yù)調(diào)整的電荷/質(zhì)量比例的不均勻的墨滴38被丟棄。墨滴16在均勻化方法期間由常見的液滴捕獲器22接納(例如在調(diào)節(jié)設(shè)備期間)，這些墨滴不允許到達(dá)中間容器36中，而是必須導(dǎo)回到存儲(chǔ)容器24中。出于該原因設(shè)有另一個(gè)三通閥44，通過該閥能選擇的是，墨從常見的液滴捕獲器22引導(dǎo)到哪個(gè)容器中。
[0061]實(shí)施例:
[0062]將德國的Videojet公司EXCEL2000opaque型號(hào)的CIJ打印系統(tǒng)如下地進(jìn)行修改:
[0063]打印頭由如下的打印頭來代替，該打印頭包括53 μ m噴嘴、80kHz的石英振蕩器以及Videojet公司的EXCEL170i Ultra High Speed型號(hào)CIJ打印機(jī)的軟件。
[0064]液滴捕獲器的軟管引導(dǎo)到真空瓶中，以便確保僅僅輸送新鮮墨。
[0065]通過安裝兩個(gè)電路板和四個(gè)電位計(jì)如此修改Excel電子裝置，使得可以給比為書寫所需的液滴而更多的液滴充電，以及可以將充電電壓和閾值提高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常程度。因此在所有經(jīng)充電的液滴中強(qiáng)迫有相同的電荷和最高的偏轉(zhuǎn)。因?yàn)樗械囊旱尉哂邢嗤碾姾?，所以不產(chǎn)生字形，而是所有液滴被最大地偏轉(zhuǎn)。由此強(qiáng)烈地提高液滴收集的效率。
[0066]并行于打印機(jī)的改動(dòng)，將高度和側(cè)向可調(diào)整的均勻化液滴捕獲器裝配到基板上。均勻化液滴捕獲器是金屬小管，該金屬小管的端部水平彎曲并且具有Imm凈直徑的開口。該用于均勻化的墨滴的收集器通入到可施加負(fù)壓的瓶中。
[0067]該構(gòu)造是可動(dòng)的，并且因此相對于打印頭的距離或墨滴的飛行路徑能夠通過打印頭的定位來無級地調(diào)整。
[0068]結(jié)合了電子裝置的修改和與如下的方式相聯(lián)系的可能性，S卩，給大量液滴充電并且更高地偏轉(zhuǎn)生成的液滴，該結(jié)構(gòu)開啟了將墨滴均勻化的可能性，其中，我們通過延長飛行路徑和改變充電電壓可以在大范圍內(nèi)控制液滴的特征、大小或質(zhì)量。
[0069]均勻化液滴捕獲器與打印頭的距離在大多數(shù)試驗(yàn)中為55mm。幾次試驗(yàn)也以70mm的距離進(jìn)行。
[0070]飛行路徑越長并且偏轉(zhuǎn)越高，均勻化的液滴的顆粒大小分級就越窄。
[0071]墨滴被生成和充電。在CIJ打印中的充電電壓為70至275伏特之間。這是全矩陣16X24墨滴(hXb)的正常電壓。相位調(diào)整液滴具有10伏特。為了獲得均勻的墨借助于經(jīng)修改的電子裝置將用于所有墨滴的充電電壓提高到210伏特。在該充電電壓時(shí)，還沒有墨滴的相互作用是可察覺的。所有沒有獲得電荷的墨滴通過標(biāo)準(zhǔn)液滴捕獲器被導(dǎo)回。閾值為50伏特，以便讓以10伏特充電的相位調(diào)整液滴通行并且不帶到更高的水平上。
[0072]經(jīng)充電的液滴在高壓板處被偏轉(zhuǎn)，并且如果涉及合格的、亦即均勻化的墨滴，就通過均勻化液滴捕獲器收集。
[0073]沒有按照說明偏轉(zhuǎn)的墨滴(由于更小或更大的質(zhì)量或電荷)在碰撞板上或者在周圍被接收——這些墨滴被收集和丟棄。
[0074]該構(gòu)造在3.5小時(shí)內(nèi)提供大約250毫升經(jīng)均勻化的墨，該墨顯示了在不同打印系統(tǒng)中非常好的性能。如此獲得的打印墨被用于CIJ打印。為此首先調(diào)整打印墨的粘性，以便補(bǔ)償在獲得均勻的墨時(shí)產(chǎn)生的蒸發(fā)損失。在以非均勻化的粗墨的打印試驗(yàn)中出現(xiàn)5至10%的錯(cuò)誤充電，而在使用均勻化的墨時(shí)錯(cuò)誤充電低于1%。[0075]附圖標(biāo)記列表:
[0076]10打印頭
[0077]12墨射束
[0078]13高壓管路
[0079]14噴嘴裝置
[0080]I6 墨滴
[0081]18充電通道
[0082]20偏轉(zhuǎn)電極
[0083]21要打印的表面
[0084]22用于打印的液滴捕獲器
[0085]24存儲(chǔ)容器
[0086]30均勻化裝置
[0087]32均勻的墨滴
[0088]34均勻化液滴捕獲器
[0089]36中間容器
[0090]38非均勻的墨滴
[0091]39碰撞板
[0092]40組合的均勻化/打印裝置
[0093]42三通閥
[0094]44另外的三通閥
【權(quán)利要求】
1.用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的方法，其中， ?將墨射束(12)分開為單個(gè)相同大小的墨滴(16)； ?使所述墨滴(16)的至少一部分帶有電荷；以及 ?使所述墨滴(16)引導(dǎo)通過偏轉(zhuǎn)裝置(20)； 其特征在于， ?由均勻化液滴捕獲器(34)接收偏轉(zhuǎn)預(yù)定程度的墨滴(32);并且 ?使用由所述均勻化液滴捕獲器(34)所接收的墨滴(32)用于打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使每個(gè)墨滴(16)帶有相同的電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述墨滴(16)的飛行長度為多于50mm、特別是多于70mm。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將由所述均勻化液滴捕獲器(34)所接收的墨滴(32)存儲(chǔ)在中間容器(36)中。
5.用于獲得噴墨儀器用的均勻的墨的設(shè)備，包括: ?用于產(chǎn)生墨射束(12)的裝置； ?噴嘴裝置(14)， 該噴嘴裝置包括超聲波振蕩器和噴嘴，用于將所述墨射束(12)分開為單個(gè)相同大小的墨滴(16); ?充電通道(18)，利用該充電通道使得每個(gè)墨滴(16)帶有電荷； ?偏轉(zhuǎn)裝置(20)，利用該偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)各個(gè)經(jīng)充電的墨滴(16);以及 ?均勻化液滴捕獲器(34)； 其特征在于， ?所述均勻化液滴捕獲器(34)與所述墨滴(16)的未偏轉(zhuǎn)的飛行軌跡間隔開距離地設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)裝置(20)產(chǎn)生靜電場或靜磁場以用于偏轉(zhuǎn)墨滴(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，具有中間容器(36)以用于存儲(chǔ)由所述均勻化液滴捕獲器接收的墨滴(34)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的設(shè)備，所述設(shè)備不僅能用于獲得均勻的墨而且能用于以均勻的墨來打印表面(21)，所述設(shè)備包括用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面(21)的基底的裝置以及包括液滴捕獲器(22)，所述液滴捕獲器如此設(shè)置，使得該液滴捕獲器接收未偏轉(zhuǎn)和對于打印不需要的墨滴(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面(21)的基底的裝置和均勻化液滴捕獲器(34)設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴(16)的液滴捕獲器(22)的對置的側(cè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于保持和引導(dǎo)具有要打印的表面(21)的基底的裝置設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴(16)的液滴捕獲器(22)之上，并且所述均勻化液滴捕獲器(34)設(shè)置在用于未偏轉(zhuǎn)的墨滴(16)的液滴捕獲器(22)之下。
【文檔編號(hào)】B41J2/185GK103813905SQ201280045687
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月20日
【發(fā)明者】B·霍伊夫特 申請人:西馬科有限公司