[发明专利]用于喷墨打印的液滴的产生

说明书

技术领域

本发明属于液体喷射领域，其在本质上不同于雾化技术，并且更具体的属于校准液滴的控制产生领域，例如用于数字打印。

本发明具体涉及一种液滴发生器，其设计和操作原理使得由液体连续射流的受力断裂而流出的液体片段的异步产生成为可能。一种优选但非排它的应用领域是喷墨打印，这种技术形成连续喷射类的一部分，与按需滴落不同。

背景技术

技术涉及用专注于校准液滴的控制产生的液滴发生器喷墨打印形成富集区域。

一种可能的技术是连续喷墨类型，需要由打印头包围起来的油墨容器中的油墨增压以形成连续液体射流：该油墨容器具体地包括容纳要被激励的油墨的室，和用于周期性油墨激励设备的壳体。从内部向外作用，激励室包括至少一个油墨通道，通向在喷嘴板中钻出的校准的喷嘴：受压的油墨通过喷嘴，因此形成油墨射流。

利用激励设备射流断裂成液滴，其中激励设备的功能是调节射流的半径；通过位于在喷嘴上游侧的油墨容器中激励设备的周期性振动，油墨射流的受力破裂通常在称为液滴断裂点的点产生。在液体表面张力的作用下射流半径的调节被增强。这种物理现象广泛地应用于工业的连续喷射打印机中，已经由Lord WS Rayleigh(《On the Instabilityof Jets》，Proceedings of the London Math.Soc.1879；X：4-13)最早描述且制作模型。

然后多种装置用于选择液滴，液滴将被引导向要被打印的基材或引导向通常称为沟槽的回收设备。因此为了产生所需的图案，同一的连续射流用于基材的打印或非打印。

可以想到多种激励技术。例如，在US 4,220,928(Crowley)中描述的电子水动力(EHD)激励，包括在地电势的导电液体和处于可变电势的电极之间施加电势差；通过毛细管力的不稳定性导致射流破裂，射流表面的静电压力使射流变形并且半径的调节被增强。

另一方法是热激励，例如在US 4,638,328(Drake)中描述的：存在半径(或速度)的强加干扰，该干扰由喷嘴附近的热电阻元件控制。最近的工业发展已经源于硅技术来制造该种类型的热液滴发生器(例如参见柯达的专利US 2003/0222950)。但是，液滴发生器的主体由硅制成，对该材料已知其机械性弱和具有很普通的化学抵抗性，特别是在碱性介质中，这限制了喷射液体的种类。此外，激励器产生热，并且因此热的积聚可以增加头的温度，因此改变油墨的特性和相关的物理参数(例如粘度以及由此的射流速度)。很难控制这种温度的升高，已知根据要打印的图案，热能在加热电阻中散失。最后，产生在射流上的作用仅在单方向上发生，由于热电阻仅能够增加油墨的温度，而不能在射流上产生与由加热引起的相反的干扰。这一点限制了液滴形成过程的控制精度。

这两种技术(EHD和热)的优点是本质上不会共振；射流的处理/激励部分被完美地限定，并且使不同尺寸液滴或片段的异步产生成为可能。这些技术的缺点是其效率低，需要利用很强的电子控制水平，或利用补充的物理现象以有效地打断射流。

除这些方法之外，在单射流系统中具有恒定质量和速度的液滴以固定频率的产生，也在专利US 3,596,275(Sweet)中进行了描述，其中激励设备是压电激励器。这种类型的激励器的主要优点在于液滴尺寸的良好控制；高操作频率；以及效率并且没有流体和激励器之间的直接电接触。

这种连续射流打印机可以包括几个可同时操作且平行的打印喷嘴，为了增加打印表面区域并且因此提高打印速度。压电激励技术广泛应用多射流发生器的设计，例如用于射流阵列的激励器，类似于US3,373,437(Sweet)中描述的，或用于每个射流的激励器，如在WO01/87616(Marconi)中描述的。

发明内容

本发明一个优势是克服现有发生器的上述缺陷并且通过另外的激励处理打断连续射流形成液滴。依据本发明的设备和方法特别适用于产生墨滴和用在打印头中，但是其它应用也是可能的。

本发明也涉及利用短强脉冲来激励液滴发生器的新方法的使用，和特别涉及用于喷墨打印的压电液滴发生器。短强脉冲使得射流可在短且固定的距离被打断，而由于从射流分离的不同长度的片段形成不同尺寸的液滴，该刺激是频率调制类型，而不是“固定频率幅度调制”类型。