[发明专利]连续式喷墨打印头的控制

说明书

本发明涉及控制多喷嘴喷墨打印头的方法和设备。

喷墨打印有两种型式，按需液滴式(DOD)和连续式(CIJ)。正如其名所述，按需液滴式是在需要之时产生液滴，以打印在基底上。本发明所涉及的连续式喷墨打印需要连续的墨水流股，此流股破碎成液滴，而后被有选择地充电；无论充电和未充电的液滴均能传到打印用的基底，充电液滴在一电场中发生偏转，(根据设计)或到达基底上或进入一收集未打印液滴以再次使用的流槽。在第一种情况下，液滴由电场偏转到基底上，而未充电液滴照直行进，被收集在流槽内重复使用。充电量还决定了液滴的相对打印位置。在第二种情况下，液滴偏转进入一偏置的流槽，而打印液滴则是照直行进到达基底上的未充电液滴。在多个液滴发生器与移动的基底垂直对正的多喷嘴打印机中，以未充电液滴进行打印的明显优点是打印液滴在基底上的对准不依赖于对液滴进行精确和均匀充电的能力。只要液滴上的充电量足以使液滴偏转进入流槽孔，所施加电荷的一些小变化将不影响最终打印的质量。这第二种类型的打印机一般称为双射流打印机，因为液滴或充电或未充电(并且不是有目的地携带将确定打印位置的不同充电量)。

在典型的连续式喷墨打印机中，打印头具有液滴发生器，通过将一压力调制波施加到打印头的凹腔内的墨水上产生墨水液滴流股，而离开打印头的连续墨水流股被相应地破碎成单个液滴。该调制波通常是一个固定波长的正弦电信号。离开打印头的墨水流股在距打印头一定距离(或时间)处被破碎成单个液滴，该处通常称为破碎点，这一般取决于几项参数，例如墨水粘度、速度和温度。只要这些和其它一些参数保持相对恒定，所给定的调制波将产生一个恒定的破碎长度。为了给液滴引入电荷，充电波必须在液滴自流股中分离之前的时刻施加到流股上，并保持住，直至液滴自由(即必须跨越破碎点)。因此有必要了解调制波和自流股中分离的实际液滴之间的相位关系(即破碎发生在正弦调制波的那个部分)。

确定这种相位关系的一种方法涉及一种电荷探测器(及有关的电子装置)，它位于充电电极之后某处，可以测出哪个液滴已成功充电。为液滴充电，采用一种以已知间隔渐增形式领先于调制波的半宽充电脉冲，为了决定正确的充电，对探测器的输出信号进行分析。由于是半宽脉冲，理论上讲一半测试应通过而一半应失败。用于打印的全宽脉冲而后应定位于跨越所探测的破碎点。波形所分割的间隔数，以及因此而来的可能的不同相位数，对于不同的系统是可以改变的，但是，通常该定时是从普通数字闭合信号导出的，因此通常是2的幂数(即可以是2、4、8、16、32等)。一般而言，2和4间隔所给出的分辨率不足，而32以上的间隔将使测试过于耗时。一般认为采用16间隔(即16个不同相位)既给出了足以令人满意的精度，又不会在测试数目方面带来不利。

在多射流打印中，由于喷嘴的制造精度和(一般是普通的)墨水腔的特性，各流股的破碎点且因此带来的打印相位设定点是不同的。

为了能打印高质量图像和理想型的可缩放字体，现代多射流打印机采用多数目墨水流，非常紧密地布置在一起(一般是以200微米间距布置128个射流)。

尽管已经证明以所要求的间距制造充电电极为各流股单独充电是可能的，但是将现有的充电电极驱动器电路重复128次却是不实际的，所以现在的趋势是使用整体式驱动器解决方案，其中大量的驱动电路是在一个整体电路装置内实现的，目的是节省空间、降低功率等。采用这样一种装置，出于实际的原因，在单个射流的基础上启动或设定充电电压是不可能的，所以在这种装置内的所有高电压驱动器具有共同的启动和共同的电源。

另外，目前对于各流股不可能有单独的相位探测器。可能出现的情况是各单个的探测器将无法使其本身流股的电荷与所有相邻流股的效应隔绝。

这类打印机所用现有整相方法的最后一个难点是这样的事实，即对于所有液滴，液滴流股的“正常”状态(即不打印)是充电状态。因此为了测试单个射流，将需要探测未充电状态，致使墨水发送到基底上。再有，当单独一股射流关闭时，在127股射流仍打开的背景下，相位探测电路将很可能不能区分电荷通过探测器的变化。

因此传统的相位探测方法不适合于现代的高分辨率二元CIJ打印机。

在我们的英国专利申请No.9626706.7和我们共同未决的国际专利申请说明书MJB5643WO中，我们介绍了一种使射流在开始时整相的方法，其中包括产生一调制波来操纵压力调制装置，以在各流股内产生液滴；并且对于各组充电电极独立地进行下述操作：

操纵相应的充电控制器，以将充电信号波依次提供给各充电电极；

在几个步骤中相对于调制波在0至360度之间调节充电信号波的相位；