用于连续喷墨打印机中的激发范围检测的新方法

用于连续喷墨打印机中的激发范围检测的新方法
【专利摘要】本发明描述了一种用于确定CIJ打印机的喷墨的中断质量的方法，此方法包括：a)产生第一行N1个液滴，用充电装置以相同的电压V1对所有液滴充电，b)然后，产生至少一个液滴G1，用充电装置以第二电压（VG1）对其充电，然后是至少一个液滴G2，用充电装置以小于V1的第三电压（VG2）对其充电，c)然后，产生第二行N2个液滴，用充电装置以相同的电压V2对所有液滴充电，d)在一股未偏转液滴在静电传感器前面通过的过程中，使用所述传感器测量这股液滴的电荷变化，所述一股未偏转液滴包括至少第一行液滴和第二行液滴，第一行液滴和第二行液滴由液滴G1和G2分离。
【专利说明】用于连续喷墨打印机中的激发范围检测的新方法
[0001]本发明的【技术领域】和【背景技术】
[0002]本发明涉及连续喷墨(CIJ)打印机的领域，更特别地，涉及一种用于调整或调节喷墨的激发的方法和装置。
[0003]其使得，不管执行条件如何变化，都可能获得稳定的操作和可控的打印质量，该执行条件由以下各种参数表示:环境条件(特别是通过温度测得)、偏转振幅、油墨的性质……
[0004]偏转的连续喷墨打印头包括本领域的技术人员公知的功能装置。
[0005]图1示出了这种根据现有技术的打印头。此打印头本质上包括以下功能装置，在油墨前进的方向上连续地描述:
[0006]-液滴产生器1，容纳有导电油墨，通过油墨回路7保持在真空下，并发射至少一股喷墨11，
[0007]-用于每股喷墨的单独的充电电极4，
[0008]-组件，由放置在喷墨的轨迹的任一侧上且位于充电电极4的下游的两个偏转板
2、3形成，
[0009]-沟槽20，用于从未用来打印的喷墨中回收油墨，因此，可使油墨返回至油墨回路，从而重复利用。
[0010]下面描述了这些不同装置的功能。容纳在液滴产生器I中的油墨从至少一个校准喷嘴10离开，从而形成至少一股喷墨11。在布置在喷嘴(未示出)下游的周期性激发装置 (例如，由放置在油墨中的压电陶瓷构成)的作用下，对应于激发信号的周期，喷墨以规则的时间间隔中断在喷嘴的喷射下游的精确位置中。通常，喷墨的此强制分裂是由激发装置的周期性振动在喷墨的所谓“中断”点13处引起的。喷嘴的出口与所谓的“中断”点之间的距离取决于激发能量。在下文中，该尺寸将被称作“中断距离”或“中断长度”，并表示为BL。 激发能量与用于控制陶瓷的电信号的振幅直接相关。
[0011]在此中断点的位置处，连续喷墨以与激发信号的频率相同的时间频率变成相同且规则隔开的墨滴的线11。对于设定的激发能量，而且任何其他参数都是稳定的(特别是油墨的粘度)，在周期性激发信号与中断时刻之间存在精确的(恒定的)相位关系，中断时刻本身是周期性的，并具有与激发信号相同的频率。
[0012]此液滴线沿着与喷墨的喷射轴线共线的轨迹前进，其理论上通过几何结构与回收沟槽20的中心连接。位于喷墨的中断点附近的充电电极4的目的是，以对每个液滴预先确定的电荷值选择性地对每个形成的液滴充电。为此，液滴产生器中保持在固定电位的油墨被施加至充电电极，该固定电位是具有预定振幅Vc的电压窗。在每个液滴周期，此电压窗通常是不同的。对于将被正确充电的液滴，施加电压的时刻略早于喷墨的分离，从而利用喷墨的电连续性，并在喷墨的末端吸引设定的电荷量。因此，施加电荷电压的时刻与使喷墨分离的方法同步。然后，在分离过程中保持电压，以使负载稳定，直到分离的液滴电绝缘为止。 将中断时刻的危险考虑在内，在分离之后，仍保持施加少许电压。
[0013]液滴具有的电荷量遵循以下关系:
[0014]Q=-K*Vc[0015]其中，K是打印机的执行条件的常数，其主要取决于介质的介电常数、缝隙的宽度、 以及液滴的体积。在下文中，将考虑在Vc (例如，100伏特)下对液滴充电，并且，其电荷将 是-K*Vc伏特(例如，-K* 100伏特)。
[0016]使两个偏转板2、3处于较大值的固定相对电位下，其产生基本上垂直于液滴的轨 迹的电场Ed。通过取决于这些液滴的电荷和速度的振幅，该电场能够使接合在板之间的带 电液滴偏转。这些偏转的轨迹12离开沟槽20，以碰撞待打印的介质30。通过将施加至喷 墨液滴的单独偏转与打印头和待打印介质之间的相对运动相组合，可实现将液滴布置在介 质上的待打印液滴碰撞矩阵上。这两个偏转板2，3通常是平面的。
[0017]回收沟槽20在其入口处包括开口 21，该开口的横截面是其入口表面在垂直于未 偏转喷墨的名义轴线的平面上的投影，该平面位于与沟槽接触的接触点的正上游。此平面 叫做沟槽的入口平面。“未偏转喷墨的名义轴线”指的是，当制造打印头的所有子组件并且 在装配打印头时将其相对于彼此按规定地放置时，喷墨的理论轴线。
[0018]众所周知，除了上述功能装置以外，对连续喷墨打印头的操作的控制需要执行一 定数量的互补装置，使得可能，一方面，控制液滴的偏转(这很大程度上由液滴的电荷和速 度决定)，另一方面，监测未打印液滴的适当回收操作。
[0019]为了最好地控制用于打印的液滴的偏转，应满足以下条件。
[0020]应在喷嘴对应于充电电极内部的预定距离处稳定且可靠地进行喷墨的中断处理。 [0021 ] 此外，在适当的相位上调节电荷与中断时刻的同步。
[0022]最后，将喷墨的速度调节至预定值，最好的做法是测量此值，并且，通过作用于油 墨的压力而对其施加指令。
[0023]为此，根据现有技术的打印头通常包括，用于测量液滴所具有的电荷的典型大小 的装置。将此测量装置布置在充电电极的下游。
[0024]因此，文献EPO 362 101描述了一种装置，使得能够检测电荷相位、测量喷墨速 度、并知晓喷嘴和喷墨中断点之间的距离。其包括，布置在充电电极和偏转板之间并处理相 关信号的单个静电传感器。通过静电屏蔽，保护此传感器的敏感芯部和位于此敏感芯部前 面的带电液滴的循环空间免受静电分裂。在特定的带电液滴(叫做测试液滴，通过其对传感 器的敏感芯部的静电影响来感测其存在)通过时，所获得的信号能够非常精确地测量这些 液滴的电荷级，并定义进入和离开传感器的时刻，并由此定义这些液滴在传感器的检测区 域中的通过时间dT。然后，在获知所通过的空间的有效长度L的情况下，可能推导出通过传 感器的液滴的平均速度V=L/dT。
[0025]文献EPl 079 974描述了一种装置，该装置由布置在两个相对远离的位置的两个 静电传感器构成，所述位置靠近并沿着喷墨的规定轨迹。一个传感器上的信号的电平提供 与测试液滴所具有的电荷的量相关的信息，并且，两个传感器的信号之间的时移使得能获 得液滴的速度。
[0026]文献US 4 636 809描述了由一系列测试液滴所具有的电荷在沟槽处的流动产生 的电流的检测。
[0027]电流的振幅提供与液滴的平均电荷级相关的信息，并且，一组液滴在充电电极处 的电荷和当此组液滴到达沟槽时产生的电流的检测之间的时间使得能计算喷墨的速度。
[0028]在经由一种上述方法获知喷墨的速度的情况下，可能通过周期性地测量该速度，并通过作用于油墨的压力而使其值具有符号，来检查喷墨的速度。
[0029]通常用来选择电荷相对于中断的同步时刻并使得能够满足电荷与中断时刻的同 步的方法，由以下步骤组成:继续进行一系列充电试验，在液滴周期上具有不同分布的充电 时刻(也叫做“相位”),对于每个相位,测量液滴所具有的电荷级；此电荷级代表液滴的充电 过程的有效性，并由此代表电荷同步的适当性。某些相位产生普通的或甚至非常差的电荷 同步，但是，一般地，一定数量的相位使得可能获得最大电荷。
[0030]将从后者中选择在打印过程中将使用的电荷相位。
[0031]例如，在EP 0 362 101中教导了此技术。此文献还描述了一种方法，也使得能够 获知与喷墨的中断时刻相应的测试液滴的充电的精确时刻(在相位内)，因此，获知经由一 种上述方法确定的喷墨速度Vj，以能够推导出测试液滴的中断与其进入传感器之间的喷射 时间Tv。
[0032]通过结构知道喷嘴和传感器入口之间的距离D，推导喷嘴和喷墨的中断点之间的 距离 BL:BL=D-VjXTv。
[0033]为了获得可在良好条件下使用的喷墨的中断，一方面，验证该中断在充电电极的 场内，由验证其处于距喷嘴(中断位置)确定的距离处；另一方面，确保稳定且可靠地进行喷 墨的中断(中断质量:将在下面具体描述)。这通过最佳地调节实际上通过作用于激发能量 而出现的激发来实现。
[0034]以已知的方式，用施加至激发装置(压电的)的周期性电压信号的电平VS来控制激 发能量。
[0035]当能够保证在打印机的工作场中对液滴的最佳充电时，认为中断是稳定且可靠的 (良好的质量)，该打印机的的工作场的特征特别在于，对于设定油墨的温度范围(调节油墨 的粘度)。
[0036]具体地，就在中断之前，用尾部91将该液滴90与要形成的下一个液滴90’(见图 2a)连接。此尾部的形状决定中断的质量。最代表有问题的中断的特征的形状如下所述:
[0037]-非常细的尾部91(见图2b)，其具有不稳定地中断的危险(表面张紧内聚力相对 于静电力变弱)。当两个带有非常不同的电荷值的连续液滴之间存在非常强的电场时(弱电 荷后面是强电荷的情况)，尾部处的应力集中效应现象产生静电力，使得，从带大量电荷的 液滴的非常细的尾部拉动带电物质的微粒，并且，该微粒通过传递电荷而与带少量电荷的 液滴重新结合。结果，液滴不再具有其规定电荷，从而使偏转中断，并且，打印质量变差。
[0038]-在两个狭窄部分之间具有叶片状(lobe)的尾部(见图2c)，其可在两个位置中破 裂，并产生与液滴分离的附属物95，此附属物具有所述液滴的电荷的一部分:
[0039]*如果其速度比喷墨快(快附属物)，那么，附属物95及其电荷将在偏转之前与所 述液滴93重新结合，并重新组成规定状态，对打印质量不会造成明显的后果，
[0040]*如果附属物的速度等于喷墨的速度(无限附属物)或者在其偏转之前不与所述 液滴重新结合，那么，其将带少量电荷，并且，附属物将剧烈地偏转，存在使打印头变脏的危 险，
[0041]*如果其与下一个液滴90重新结合(慢附属物的情况)，那么，其将从所述液滴93 向下一个液滴90传递电荷,从而使偏转中断。
[0042]除了油墨的流变学特征以外，中断的形状与激发电平(激励强度)相关。通常，当激励增加时，中断形状变化，以从具有慢，然后无限，然后快的附属物的中断开始(低激发)，到没有附属物(使其尾部的形状变化)的中断，然后中断回到慢附属物范围(过激发)。同时中断位置遵循图3的曲线而变化。后者示出了随激发电压VS的变化而产生中断距离BL的特征f的曲线(BL=f(VS))。
[0043]当激发激励(从低值)增加时，从高值(喷墨的自然中断)开始的喷嘴/中断距离 (BL)减小，并通过叫做“转折点”(Pr)的最小值，其与激励电压VPr和中断距离DPr相应， 然后再次伸长。此曲线的形状和实际位置取决于多个参数，所述参数具体为，液滴产生器的特征、油墨的性质、以及温度。这样设计打印头，使得不管所述参数如何变化，此曲线的功能部分至少部分地位于充电电极的场中。另一方面，具有与中断质量相关的功能区域，在该区域中，打印是令人满意的(液滴的电荷是正确的)。
[0044]正确定位的区域和中断质量功能区域的相交与操作激发范围相对应，该范围的特征在于，与压电激励电压VPe和中断距离DPe相对应的左侧的入口点(Pe)，以及与压电激励电压VPs和中断距离DPs相对应的右侧的出口点(Ps )，如图3所示。
[0045]在现有技术的某些技术中，相对于附属物是无限的和/或在转折点处的点而估计操作激发范围的位置，间接地检测这两个特征点，但是，实际范围是未知的(US5 196 860， US4 631 549)。
[0046]—个明显的困难是，确定激发范围中的最佳操作点(图3中的Pf)，即，最佳激发电平(VPf)，以在设定的使用条件(油墨的类型，平均温度，……)下实现规定打印，在打印机的使用过程中(实际上，在2次激发调节之间)考虑参数的可变性。操作点的中断距离DPf 总是大于或等于转折点的中断距离DPr。
[0047]通常按经验将最佳操作点Pf定位在转折点Pr附近，而不是朝着其在曲线上的左侦牝或是为了稍微更小的激励，其与微小的低激发相对应。
[0048]一种已知的用于确定最佳操作点的方法包括，参考曲线BL=f (VS)，并相对于曲线的形状定位操作点，用其漂移代表，在转折点附近:
[0049]-文献US5481 288公开了这样的事实:最佳的电荷同步相位取决于以每个液滴周期定义的相位的数量为模的中断的位置。当喷嘴/中断距离变化时，相位滚动(相位的速度和变化方向)代表曲线的漂移BL=f (VS)。当漂移在一定阈值下方通过且将操作点定位在该区域中时，识别转折点的区域，遵循用实验建立的经验法则，
[0050]-在文献W02009/061899中，用曲线BL=f(VS)的斜率来直接确定最佳的操作点。 确定曲线BL=f (VS)，定位操作点，在那里，曲线的斜率具有设定值，用实验确定。斜率的负值将此点布置在转折点的左侧，并且，绝对值越小，操作点越接近转折点。这里，以与在上面已经引证的EPO 362 101中描述的方式相似的方式，确定中断距离。
[0051]如上所述的用于确定操作点的方法并不是完全令人满意的，因为该测量使得不可能表现中断质量的特征，由此不可能表现其特别是相对于大电荷的牢固性的特征。实际上， 这些测量以确定最佳的电荷相位为基础，以推导BL ;通过使用于测试的液滴带非常少量的电荷，来进行这些测量。[0052]在文献EPO 744 292中教导了另一种用于确定操作点的方法。对于激发扫描的每个激励级，该方法包括:重复地发射包括带电测试液滴的多个液滴，带电测试液滴之前和之后有至少一个不带电的液滴(保护液滴)。然后，测试液滴通过偏转在空间上与保护液滴分离，以朝着传感器定向，产生(仅)代表测试液滴的平均电荷的大小。以最大的有用值对测试 液滴充电，如果充电过程是最佳的(可在那些条件下利用中断)，那么，传感器将检测测试液 滴上的最大电荷量。如果将电荷从测试液滴朝着下一个保护液滴传递(由于存在已经变慢 的附属物)，那么，传感器将检测测试液滴上的更小的残余电荷的量。在激发扫描结束时，可 识别操作激发范围，其与测试液滴所具有的电荷的量最大的区域相对应。
[0053]此方法改进了上述方法，因为根据经验布置在该范围内的操作点的定位考虑测试 条件下具有的中断质量。实际上，在使用足够电荷的条件下进行测试。
[0054]然而，此解决方案会引起以下问题。
[0055]首先，必须使测试液滴和保护液滴分离，因为在同一行液滴中，可用的传感器(具 有合理的设计复杂性和制造成本)在其中单独的测试液滴的电荷是最佳的情况和电荷传递 情况下在两个连续液滴上分配相同电荷的情况之间无法区分，因为传感器看到的电荷的平 均数量在两种情况中保持不变。
[0056]此外，必须使测试液滴偏转以能够检测到，但是，也回收并返回至油墨回路，因为 通常在打印之外进行测试操作；因此，必须实现设置有第二传感器的第二沟槽。EPO 744 292中提出的解决方案需要一种用于该功能的特殊偏转电极。该整个双沟槽系统和双偏转 系统是复杂且昂贵的。
[0057]此外，在激发激励的扫描过程中，中断经历存在威胁无限附属物的外观的状态。这 些带电的附属物由于其低质量会被偏转场剧烈地偏转，并且，该附属物将使打印头的元件 (特别是偏转板，具有打开偏转场发生器的危险)变脏，这将需要维护操作。
[0058]此外，一组液滴的重复顺序(其之前是带电的液滴，之后是不带电的液滴)并不代 表使用CIJ打印机的最差情况，其中，可发现连续的带大量电荷的液滴，产生更限制电荷传 递的静电条件。
[0059]可将现有技术的主要缺点总结如下:
[0060]基于转折点和/或附属物是无限的点的检测的方法并不考虑中断质量，结果是， 可在功能激发范围之外选择操作点。
[0061]在低电荷电压和规定温度下确定的激发范围并不是在高电荷电压和工作温度操 作范围下确保最佳打印质量的激发范围。
[0062]通过现有技术的方法确定的曲线BL=f (VS)仅是部分的，转折点在所使用的检测 装置的操作场之外。那么，相对于操作点选择操作点是不可能的。
[0063]在测量测试液滴的实际电荷的方法中，必须使测试液滴和保护液滴在空间上分 离,这产生了复杂且昂贵的系统。
[0064]由之前是带电的液滴且之后是保护液滴形成的组件的重复顺序，并不考虑这样的 实际情况:在某些情况中，一系列液滴都可以是带大量电荷的，并且，会产生比测试情况更 具有限制性的静电环境。

【发明内容】

[0065]本发明的目的是解决这些问题。
[0066]根据其一个方面，本发明涉及一种用于确定CIJ打印机的喷墨的中断质量的方 法,此方法包括:[0067]a)产生第一行(或第一股，或第一串)NI个液滴(例如，N1≥10或20或40)，用充电装置以相同的Vl (例如，大于或等于150V或200V或250V)对所有液滴充电，
[0068]b)然后，产生用充电装置以第二电压VGl充电的至少一个液滴Gl，然后产生未被充电的或用充电装置以小于Vl的第三电压VG2充电的至少一个液滴G2，
[0069]c)然后，产生第二行(或第二股，或第二串)N2个液滴(例如，N2 > 10或20或40)， 用充电装置以相同的电压V2对所有液滴充电，
[0070]d)在一股未偏转液滴(其至少包括第一行液滴和第二行液滴，由液滴Gl和G2分离)在静电传感器前面通过的过程中，经由所述传感器测量这股液滴的电荷变化。
[0071]在一个实例中，VG1-VG2 >V，，V，是最小值，其中V，> 100或150V ;例如，VG2 小于 50V ;例如，V，> 160V 或> 175V 或> 200V 或> 225V。
[0072]这种方法还可能包括，将所述电荷变化与阈值进行比较，以判断液滴G2和液滴Gl 的合并是发生在检测器的上游还是入口的下游，或者，是否出现材料与一个带电液滴的分离或脱落。
[0073]可在连续喷墨打印头上执行该方法，不用改变现有打印头的任何基本材料。
[0074]通常，在最差的执行条件(带大量电荷的连续液滴)下进行中断质量的此测试，这可确保该方法的强健性。
[0075]可用打印机自动地管理这种方法。
[0076]在一行连续以高值充电的液滴中，从一个或多个液滴(其中至少一个液滴可能是带电的或少量带电的，或甚至不带电的)测试与激发的激励级相对应的中断质量。
[0077]喷墨中存在的条件使得，当中断具有良好质量时，带少量电荷的液滴在传感器前面与之前的液滴合并，而当中断具有较差的质量时，不在传感器前面合并，在液滴之间导致电荷传递。
[0078]传感器测量一行液滴(其在带大量电荷的液滴的中间包含测试液滴)的一部分中的电荷的分配扭曲的影响。
[0079]当测试液滴与之前的液滴合并时，电荷的分配扭曲很强，当不出现合并时，分配扭曲较弱。
[0080]优选地，液滴的中断点与传感器的上部之间的距离(d)至少等于15mm或20mm。
[0081]可对液滴产生装置施加多个电压值，并且，可对该多个电压的每个电压执行步骤 a-do
[0082]根据一个特殊实施方式，确定液滴产生装置的电压，该电压至少对于第一行液滴的最后一个液滴，出现物质的脱落，将此电压认为是喷墨的功能范围的出口电压(Vs)。
[0083]此外，可根据转动距离(Dr)，确定喷墨的功能范围的入口点(Pe)的中断距离。
[0084]例如，可用类型为Dpe=a Dr+P的公式，给出喷墨的功能范围的入口点的中断距离。
[0085]我们还描述了一种连续喷墨类型的打印机，此机器包括:
[0086]a)用于产生以下液滴的装置:
[0087]-第一行(或第一股，或第一串)NI个液滴，用充电装置以大于或等于第一电压Vl 的相同电压对所有液滴充电，
[0088]-至少一个液滴Gl，该至少一个液滴未被充电或用充电装置以第二电压VGl对其充电，然后是至少一个液滴G2，用充电装置以小于Vl的第三电压VG2对其充电，然后是第二行≤或第二股，或第二串)N2个液滴，用充电装置以可能大于或等于第一电压Vl的相同电压 V2对所有液滴充电，
[0089]b)用于测量一股未偏转液滴的电荷变化的装置，该液滴包括至少第一行液滴和第二行液滴，由液滴Gl和G2分离。
[0090]这种装置还可包括这样的装置，用于将所述电荷变化与阈值进行比较，以判断液滴G2和液滴Gl是在测量装置的入口的上游还是下游出现合并，或者，是材料与一个所述带电液滴分离还是脱落。
[0091]在一个实例中，VG1-VG2 >V，，V，是最小值，其中V，> 100或150V ;例如，VG2 小于 50V ;例如，V，> 160V 或> 175V 或> 200V 或> 225V。
[0092]这种机器可包括用于对液滴产生装置施加多个不同电压的装置，例如，多个增加或减小的电压值。
[0093]根据一个实例，这种机器还包括用于根据转动距离≤DPr)确定喷墨的功能范围的入口点≤Pe )的中断距离的装置。
[0094]例如，可提供用于使用DPe=a DPr+P类型的公式来确定喷墨的功能范围的入口点的中断距离的装置。
[0095]在如上所述的方法或装置中，NI和N2优选为这样的，使得，第一行液滴和第二行液滴的长度大于用于测量一股液滴的电荷变化的装置的敏感区域的长度。
[0096]在根据本发明的方法或装置中，可考虑各种电压组合，例如:
[0097]-V2=V1,
[0098]-和/ 或 VG1=V1,
[0099]-和/ 或 IVG1-VG2 | ≥ V，，V，是最小值，V，≥ 100V 或 150V,
[0100]-和/ 或 VG2 < Vl < VGl ;
[0101]-和/ 或 150V ≤ V1 ≤ SOOVjVG1 > V1 且 40V ≤ VG2 ≤ 90V，或 100V ≤ V1 ≤ 200V, VG1 > V1 且 20V ≤ VG2 ≤ 60V,
[0102]-和/或VG1包括在一方面125V或170V与另一方面200V或300V之间。
[0103]在根据本发明的方法或装置中，可用充电装置对液滴Gl和/或液滴G2充电，充电信号的循环比包括在30%，或50%与100%之间。
[0104]本发明的一个方面使得，可能确定实际激发范围≤即，考虑液滴的最大电荷及其在喷墨中最具限制性的布置)。实际的操作范围方面的知识使得能够将保证规定打印的最佳操作点放置于较大的温度范围上。
【专利附图】

【附图说明】
[0105]图1是偏转的连续喷墨打印头的图示，
[0106]图2a至图2c示出了各种中断结构，图2a示出了良好质量的中断，图2b示出了细尾部中断≤具有物质脱落的危险)，图2c示出了叶片状中断≤具有附属物的危险)，
[0107]图3是表示中断距离根据激发激励而变化的曲线，
[0108]图4是用于实现本发明的一个方面的装置的图示，
[0109]图5A至图5C —方面示出了传感器结构，另一方面示出了当带电液滴在此类型的传感器前面通过时用该传感器获得的信号，
[0110]图6示出了施加至一行液滴的测量电压系列，一个液滴处于0V，之前是NI个以 300V充电的液滴，之后是N2个也以300V充电的液滴，
[0111]图7A至图7D示出了多行以几百伏特充电的液滴，有的行没有带少量电荷的中间 液滴(图7A)，有的行具有带少量电荷的中间液滴(图7B至图7D)，
[0112]图8A至图SC示出了一行在传感器前面通过的液滴和所获得的信号，此行基本上 比传感器的长度大，
[0113]图9示出了在一行以300V充电的液滴通过的过程中获得的实际信号的一个实例，
[0114]图10是在2个液滴合并的情况中，在液滴之间具有空间不平衡的一行液滴的图 像，
[0115]图11是当未发生合并时，在液滴之间具有空间不平衡的一行液滴的图像，
[0116]图12是在在两个液滴合并的情况中具有空间不平衡的一组液滴在传感器前面通 过的过程中测量的信号，
[0117]图13和图14分别是在一组没有合并的液滴和在所有带大量电荷的液滴上已经出 现物质脱落的一组液滴在传感器中通过的过程中测量的信号，
[0118]图15是表示中断距离根据激发的激励而变化的曲线，提到了不同的操作区域 A-D,
[0119]图16用图解法示出了两个电压级，对带大量电荷的液滴施加一个(VI)，对带少量 电荷的液滴施加另一个(V2 )，
[0120]图17和图18示出了所测信号的最大值根据V1-V2的变化，
[0121]图19示出了对于三个区域B至D以及对于V1-V2=300V的信号最大值的波动范围，
[0122]图20示出了所测信号的最大振幅根据施加至压电装置的电压的变化，
[0123]图21示出了在物质在转折点之前不会脱落的情况下，所测信号的最大振幅根据 施加至压电装置的电压的变化，
[0124]图22至图24是对于不同类型的油墨，中断距离根据激发激励的变化的曲线，
[0125]图25示出了入口点的中断距离根据转动距离的变化，
[0126]图26示出了根据本发明的方法的过程的一个实例，
[0127]图27是打印机的结构的一个实例，
[0128]图28A至图28D示出了不同区域中的打印质量，
[0129]图29A至图29B分别是液滴Gl和G2的电荷电压图，以及在存在环境直接电荷电 压时的中断改进现象，
[0130]图30至图38B是所传递的电荷根据各种参数的变化的曲线，
[0131]图39和图42示出了中断点和合并位置之间的距离分别根据所传递的电荷和电压 Vl的变化，
[0132]图40以及图41A和图41B示出了一行液滴和施加至一行液滴的测量电压系列，2 个液滴分别处于VGlV和VG2V，之前是NI个以VlV充电的液滴，之后是N2个以V2V充电的 液滴，
[0133]图43A至图43C示出了对于各种情况，来自传感器的输出信号根据时间的变化，
[0134]图44和图47至图54示出了信号CKmax根据各种参数的变化，[0135]图45A至图45C以及图46A和图46B示出了执行根据本发明的方法的步骤。 【具体实施方式】
[0136]将用图4描述用于执行检测打印机中的操作激发范围的方法的一个实例的装置。 该操作激发范围是这样的范围，在该范围中，中断质量是这样的，使得在喷墨的两个连续液 滴之间不出现电荷的传递。
[0137]与图1的参考数字相同的参考数字在这里表示相同或相似的元件。
[0138]因此，此装置包括:
[0139]-液滴产生器1，容纳有导电油墨，用油墨回路保持加压，并发射至少一股喷墨11，
[0140]-用于每股喷墨的单独的充电电极4，电极具有喷墨所通过的缝隙，
[0141]-组件，由布置在喷墨的轨迹的每一侧上和充电电极4的下游的两个偏转板2、3形 成，
[0142]-沟槽20,用于从未用来打印的喷墨中回收油墨，以使其朝着油墨回路返回,从而
重复利用。
[0143]上面已经相对于图1描述了此类型的喷墨的操作。这里，我们将简单地回顾:容纳 在液滴产生器I中的油墨从至少一个校准喷嘴10离开，从而形成至少一股喷墨11。在布 置在喷嘴(未示出)下游的周期性激发装置(例如，由布置在油墨中的压电陶瓷构成)的作用 下，喷墨在喷嘴的喷射下游的特定位置中以规则的时间间隔中断，该时间间隔与激发信号 的周期相对应。通常，由激发装置的周期性振动引发喷墨在所谓的“中断”点13处的此强 制中断。
[0144]除了以上装置以外，这种装置还可包括，用于检查并调节分别考虑的这些装置中 的每个的操作以及所施加的电压的装置。下面结合图27精确地描述了这些装置。
[0145]还可提供用于对各种电极2、3、4供应或使其具有各种所需电压的装置。这些装置 特别包括电压源。
[0146]在喷墨的轨迹上，布置在充电电极4的下游的是测量装置6 (例如，静电传感器)， 其将使得可能供应下面说明的类型的信号。
[0147]例如，在文献EPO 362 101中描述了这种传感器，在该情况中，将所述传感器布置 在充电电极4与偏转板2、3之间。所述传感器包括导电中心兀件,优选地，由于绝缘厚度和 外导电元件(叫做保护电极，与质量块连接)的原因，而保护其不受到外部电荷的影响。
[0148]其也可以是在申请W02011/012641中描述的类型，在该情况中，有利地，将传感器 定位在沟槽附近，在偏转板2下方保持在0伏特，如图4所示。在图5A中示出了此传感器 的纵向横截面。这2个传感器提供相同类型的信号。
[0149]图5A的传感器包括由导电材料制成的部分，其组成敏感区域612，通过由电绝缘 部分制成的部分(叫做绝缘区域611)与由导电材料制成且与质量块连接以产生电屏蔽的部 分(叫做屏蔽区域610)分离。这三个区域610、611、612限定了连续平面的界限。将传感器 的平面610、611、612布置在液滴600的轨迹601附近，并布置得平行于该轨迹。敏感区域 612相对于喷墨的前进方向的上游边缘701和下游边缘702与未偏转喷墨的规定轨迹基本 上垂直。
[0150]带电液滴600在传感器6附近通过会在其上导致电荷量的变化。在曲线620上示出了随带电液滴在其运动方向上的相对位置而变的此电荷变化(图5B )。
[0151]传感器产生的信号(其是曲线620的导数)产生代表性曲线630 (图5C)，其具有入口峰值631和出口峰值632(具有与第一个相反的极性)。入口峰值的极性并非必须和图5B 的实例中一样是正的；其取决于在检查打印头时选择的不同电参数的极性，例如，特别是， 电荷电压和偏转板的电位。
[0152]信号的动态和电平取决于多个因素，特别是，液滴与传感器之间的距离、液滴的速度、绝缘部分的宽度、存在于液滴的静电影响区域中的敏感区域表面。图5A所示的此静电影响区域代表液滴周围的区域的范围，明显会被液滴的电荷影响。
[0153]在对喷墨的几个液滴充电的情况中，传感器在每个时刻增加布置在其测量场(其在具有图5A所示的宽度Lrff的区域的每一侧上稍微伸出，此区域基本上包括部分612)中的所有带电液滴的影响。
[0154]产生的信号将根据进入和离开其测量场的电荷动态地变化，但是，也可根据这些电荷进入和离开的时刻而变化。因此，信号的值对喷墨中的液滴间距离是敏感的。传感器对通过传感器的测量场限定的空间区域中的电荷密度变化(该变化的振幅和速度)是敏感的。
[0155]例如，不同元件的物理尺寸(传感器的大小，液滴/传感器距离，…)是这样的，使得传感器集成喷墨的大约10至40个连续液滴的影响，所述液滴彼此间隔一定距离，例如， 该距离在150 ii m和500 y m之间,这取决于喷射速度(例如,在19和24m/s之间)，以及液滴的频率(例如，在50和120kHz之间)。喷墨在离传感器的面向液滴的表面612’一定距离的地方通过，该距离是几百微米，例如，700 u m。
[0156]当使偏转板2，3的高电压THT停止时，来自喷嘴的一行液滴遵循喷墨的规定轨迹， 不管液滴的电荷如何。朝着沟槽控制液滴，并且，液滴在传感器的前面通过。
[0157]在静电学(镜像电荷)中，众所周知，布置在质量平面附近的电荷由于“图像”虚拟电荷的存在而会被该平面吸引，虚拟电荷具有与所述电荷的符号相反的符号。将这些虚拟电荷相对于所述平面与所述电荷对称地放置。对在接地偏转板2前面通过的带电液滴会出现此现象，因此，其经历微小的偏转(叫做“Clarion”效应)，在实际情况中，对于施加至液滴的300V左右的电荷电压，其将相当于液滴的大约一半的直径(或者，对于在大约24mm的质量块处与板相对的喷射距离，是大约-70 u m);作为信息而提供这些数值，因为其取决于打印头的大小。虽然此现象说明了某些液滴的微小的轨迹变化，但是，其对所述方法的执行没有影响。
[0158]如果存在于一行连续的不带电液滴中的一个带设定值电荷的液滴在传感器的前面通过，那么传感器将提供信号，该信号集成由通过传感器的影响窗(测量场)观察到存在的所有液滴(或数量在10和40之间的液滴)产生的效果。如果在一行液滴的两个连续液滴上分配与之前情况的单个液滴相同的电荷，那么，例如，在电荷传递之后，传感器将集成组件的效果，并且，将观察到，所产生的信号实际上与之前情况的信号相同。此系统不能在两种情况之间区分，因此，无法表现中断质量的特征，即，存在还是不存在电荷传递。[0159]根据本发明的一个实施方式，为了测试中断质量，以非常大的电压值(例如，大约 300V的电压，更一般地，例如，200和350V之间的电压)对一行液滴的每个液滴充电，这行液滴的长度比传感器的长度大。那么，喷射中的液滴之间的静电排斥力是非常大的，但是，观察到，保持这行液滴的结合。在惯性力、空气动力和静电力之间建立了平衡:喷射中的这行液滴的外观是相同的，不管其是否带电。这些条件对测试中断质量及其相对于连续液滴之间的电荷传递的稳定性是非常限制的。通常，在低得多的电压或更高但是具有绝缘的带电液滴的电压下，进行目的在于检测操作激发范围的测试。
[0160]在与以300V充电的这行液滴的初始边缘的通过相关的剧烈过渡反应之后，液滴在其前面通过的静电传感器6恢复回至平衡，并提供零值，因为其不再检测电荷变化(离开传感器的影响区域的每个300V下的液滴由进入该区域的300V下的液滴代替)。
[0161]这行液滴中的一个液滴的电荷的值将比另一液滴的值低。因此，静电力在具有更低电荷的液滴周围将不平衡，并且，液滴的空间分布在这行中将变化。在一个实施方式中， 带少量电荷的液滴与其周围的带大量电荷的液滴)之间的电荷差是明显的(例如，至少100V 或150V或175V或200V或225V或250V，根据打印头的所选尺寸而变)。然后，观察到，带少量电荷的液滴在喷射过程中与前一个带大量电荷(例如，在300V的电压下)的液滴合并，或混合。
[0162]这组液滴沿着其路径在空间上重新改变其自己的位置，以找到新的平衡；当此新组在传感器6的前面通过时，传感器检测到很大的总电荷变化。
[0163]观察到，对于相同的执行条件，如果中断质量不够，那么，物质从带大量电荷的液滴的尾部(其在带少量电荷的液滴之前)脱落会导致朝着后者的电荷传递。实际上，此液滴的更大的新的电荷会改变起作用的力，并且，观察到，在到达传感器之前不会出现合并。此组液滴的相对位置将其自己在喷墨中重新布置，以满足新的平衡，并且，可看到，此组在传感器6前面通过会产生可检测到的信号，但是具有低振幅。
[0164]此行为使得，可能在存在和不存在电荷传递之间区分，从而表现非常限制性的条件下的中断质量的特征。
[0165]将用【具体实施方式】的一个实例重申之前的一般说明。
[0166]我们将首先考虑一组以300V充电的相邻液滴。
[0167]如图7A所示，当在充电电极4中通过时，每个以300V充电的液滴朝着其之前的液滴和其之后的液滴产生排斥力F。
[0168]所有液滴具有相同的电荷量Q=_K*300V，因此，力抵消，液滴保持彼此等距，距离等于、(波长)，其中:
[0169]F=Q1 Q2/ A 2=Q2/ A 2
[0170]其中，Q1代表第一液滴的电荷，而Q2代表第二液滴的电荷。\的值的一个实例是大约310 iim，但是，取决于打印头的大小，可采用150iim和500 y m之间的值，其中打印头的大小特别会限定喷墨的速度和液滴的频率。
[0171]如图8A所示，当液滴通过传感器6时，液滴仍是等距的(在实例中使用: 入=310 u m)。
[0172]当这组带电液滴的初始边缘在传感器6前面通过时，在其表面处产生的电荷量 (这里，电荷是负的)增加，以稳定在恒定值下，而传感器看到的所有液滴传递相同的电荷 (-K*300V),并且，遵守液滴之间的等距。然后，当这行的后边缘与传感器的有源区域交叉时，产生的电荷量减小。因此，我们得到图8B所示的类型的曲线。在图SC中示出了传感器产生的理论电流信号(Ic=dQ/dt):信号在这组带电液滴的入口和出口的明显间断之间保持为空(null，零)。[0173]图9示出了在一行大约一百个带大量电荷(以大约300V)的液滴通过的过程中获 得的实际信号的一个实例。
[0174]根据之前相对于图SB和图SC的说明，信号应包括，在这行液滴的初始边缘通过时 的峰值，和在后边缘通过时具有反向极性的峰值。然而，电荷量导致传感器及其放大器的非 常大的应力。放大器饱和，然后，在边缘通过的过程中不饱和，这对每个边缘产生所示的双 极信号；然而，当使电荷量稳定时，放大器返回至正常操作，并且，信号变得再次为空，不管 是否存在与传感器相对的电荷。
[0175]图6示出了施加至一行液滴的测量电压系列，一个或几个液滴处于OV或带少量电 荷。下面我们将使用以OV充电的一个液滴的实例。选择50%的循环充电比例。为了对液 滴正确地充电，首先判断电荷相位(即，在液滴周期开始时的充电时刻)，然后应用充电窗一 段时间，该时间比液滴周期短。这里，我们已经选择施加50%的液滴周期的电荷电压。此值 是一开始看起来产生最佳结果的值。
[0176]此液滴之前是NI (NI > 50)个以300V充电的液滴，之后是N2 (N2 > 50)个也以 300V充电的液滴。
[0177]优选地,将NI和N2选择为,基本上大于在设定时刻存在于传感器的场中的液滴的 数量，以能够更好地将信号的有用部分与过渡部分隔离，该过渡部分出现在这行带大量电 荷的液滴进入和离开传感器的敏感或影响区域的过程中。在一个所选择的打印头尺寸的实 例中，NI和N2基本上大于20。实际上，我们已经使用了 N1=N2=50的值。
[0178]图6的电压是施加至图4的装置的充电电极4的电压:这些电压将使得可能对液 滴充电或不充电。
[0179]图7B示出了就在中断之前喷射的液滴和充电电极4中的液滴的充电的情况。将 液滴600’(叫做测试液滴)布置在两行带大量电荷的液滴之间，如上面相对于图6说明的， 液滴600’带少量电荷(或在低电压V2下充电，其可以等于0V，在该情况中，完全不对液滴充 电)。
[0180]测试液滴600’(甚至在OV下充电)不管怎么样都具有大约K*30V的所谓的“历史 的”充电。用这样的事实来说明此现象:之前的带大量电荷的液滴相对于此测试液滴表现 得像是充电电极，并产生相当于其自身电荷的大约10%的测试液滴的电荷，且具有相反的 极性，或K*30。以300V充电的这行液滴中存在的力的平衡被破坏。用其他带大量电荷的液 滴在带少量电荷的液滴的任一侧上，朝着测试液滴向后推动液滴。开始出现液滴的空间不 平衡。
[0181]这行液滴离中断越远，不平衡增加得越多。
[0182]从喷墨的中断点和测试液滴之间的一定距离(典型地，20mm)处，测试液滴与带大 量电荷的液滴合并，优选地，由于空气动力学效果而与其之前的液滴合并。
[0183]然后，空间不平衡最大，因为可将该情况比作是喷墨中液滴的消失。因此，液滴之 间的距离不再等于所述喷射部分。
[0184]对于300V电压下的带大量电荷的液滴和OV电压下的带少量电荷的液滴，当其移 动远离中断点时，都可能看到液滴的空间不平衡的发展；如果d是中断点与观察到的液滴 之间的距离，那么:
[0185]-在15mm和18mm之间的距离d处，我们看到没有合并时的这行液滴的空间不平衡，
[0186]-在大约19.5mm的距离d处,我们看到带少量电荷的液滴和其之前的带大量电荷 的液滴之间的合并开始时的这行液滴的空间不平衡，
[0187]-在大约20mm的距离d处，我们看到带少量电荷的液滴和其之前的带大量电荷的 液滴合并时的这行液滴的空间不平衡，
[0188]-在20mm和22mm之间的距离d处，我们看到两个液滴合并时的这行液滴的空间不平衡。
[0189]两个液滴在上述条件下的合并(一个在大约_K*300V下，另一个在大约K*30V下) 在中断点下从大约20mm出现。如果例如将传感器6的入口布置在离中断点30mm(或者，更 一般地，大于20mm的距离)的地方，可确保合并及其检测。
[0190]在这些条件下，还可能看到，空间不平衡涉及大约7到8个液滴。
[0191]还可能在布置在OV电压的偏转电极2附近通过的带电液滴上，观察到“Clarion” 效应，如上所述。在到达图4所示的打印头结构中的传感器6前面之前，其稍微被此电极2 吸引，从而经历微小的偏转。但是，该合并的液滴变得更重，其稍微更小地偏转:传感器处的 两次偏转之间的差大约是液滴的直径的一半。
[0192]图10是示出了当出现合并时与传感器相对的空间不平衡的测量结果的打印机。 在此图中，字母G1-G8表示8个涉及该不平衡的液滴的每个，G5是从两个液滴的合并产生 的液滴；其具有与其他液滴相同数量级的累积电荷。还示出了在两个连续液滴之间相对于 距离、测量的距离。
[0193]已经示出，两个液滴的合并节省了这行液滴中的空间，并使得可能增加两个连续 液滴之间的距离，排斥力不同地抵消。
[0194]空间不平衡从以下时刻开始:
[0195]-Gl和G2，G2和G3，G3和G4之间的距离增加(那么，此距离严格地大于入，例如， 在入+5%和入+10%之间)，
[0196]-G4和G5，G5和G6之间的距离减小(减小至例如基本上在入_5%和大约入_10%之 间的值，这里是入-11%)，
[0197]-然后，再一次，看到G6和G7之间以及G7和G8之间的距离增加(那么，此距离严 格地大于入，例如，在入+5%和入+10%之间)。
[0198]现在，我们将更详细地说明在8个液滴上的空间不平衡过程中观察到的信号。
[0199]该信号从与NI个具有大量电荷(例如，具有_K*300V)的液滴的初始边缘相关的强 烈中断开始。这组液滴将叫做“组I”。
[0200]此“组I”的初始边缘在传感器6中通过会产生双信号峰值，如上面相对于图10说 明的。
[0201]当传感器看到的所有液滴处于_K*300V时，所测量的信号变为空的。传感器仅看 到以300V充电的液滴，具有X的规则间隔。
[0202]只要离开和重新进入传感器的敏感区域的液滴处于相同的电位且等距，信号便保 持为空的。
[0203]实际上，用相同的电荷并以相同的速度替换离开敏感区域的电荷:因此，没有信号变化。[0204]如图12所示，进入传感器6的敏感区域中的8个液滴的组(叫做“测量组”)将产生 传感器的信号的变化:实际上，“组I”中的液滴离开传感器，但是，不再以相同的节奏替换， 因为“测量组”具有相对于彼此不等距的液滴，即使电荷是基本上相同的，如上所述。
[0205]总地来说，“测量组”中的8个液滴彼此相隔的距离比组I的该距离更远，因此，这 会产生正信号峰值(电荷密度减小)。
[0206]在图12中，在与测量组进入传感器6和测量组离开传感器6相对应的每个部分上 的双峰值，涉及在三个液滴间(Gl至G4)上的扩展(第一峰值)，然后是在两个液滴间(G4至 G6)上的收缩(下沉)，然后是仅在两个液滴间(G6至G8)上的新的扩展(第二峰值)。
[0207]当中断具有良好质量，且OV的液滴与其之前的以300V充电的液滴之间没有电荷 传递时，获得此类型的测量。
[0208]现在，我们将说明通过有利于两个液滴之间的电荷传递的中断观察到的信号，在 这两个液滴中，一个带大量电荷(例如300V)，另一个带少量电荷(例如0V)。
[0209]然后，该情况如图7C所示。
[0210]当出现物质的脱落时(在差中断质量的情况中)，带大量电荷的液滴600将一定的 电荷量传递至其之后的带少量电荷的液滴600’。
[0211]估计所传递的电荷量在K*50V左右。
[0212]因此，液滴600损失_K*50V的电荷，液滴600’获得_K*50V的电荷。在此情况中，8 个液滴的组包括液滴600和液滴600’，其中液滴600的电荷已经变成_K*250V，而液滴600’ 除了大约K*30V的历史电荷外已经恢复_K*50V的电荷，或为_K*20V的合成电荷。
[0213]起作用的静电力不再具有和之前相同的数量级，并且，空间不平衡也不再相同。
[0214]在传感器处，液滴不再合并。空间不平衡仍存在，但是非常不同。其可在图11的 打印机上观察到，图11示出了不带电液滴的特殊位置和喷墨中的其他液滴的分布。
[0215]图13示出随后通过传感器6测量的信号。
[0216]以下两个参数导致所测量的信号的变化:
[0217]-空间不平衡的存在，
[0218]-不合并的两个液滴600、600’(分别处于-K*250V和-K*20V(_K*50V+历史电 荷))的改变的电荷。
[0219]在测量组通过时，信号变化比存在合并时低；可能看到信号的最大值之间的大约 40%的差异。
[0220]从没有电荷传递的合并范围到具有电荷传递的非合并范围的转变(在上面描述了 这两种情况)均将取决于中断质量，而中断质量本身取决于施加至压电装置的电压。
[0221]因此，以上说明清楚地表明，具有液滴合并的情况和没有液滴合并的情况之间的 响应差异使得，可能在施加至压电装置的电压值之间区分，这可能或可能不通过电荷传递 导致物质脱落。
[0222]已经观察到第三类型的行为，其与有利于这行液滴中的以300V充电的所有液滴 上的物质脱落的中断相对应。图14示出了随后通过如上所述的测试获得的信号。可看到， 信号明显具有比之前描述的情况中低得多的强度。
[0223]图7D所示的此新情况对应于压电装置的激励电压比阈值大的情况:中断形状是 这样的，使得在所有带大量电荷的液滴上出现脱落。假设静电力起作用，微粒无法与周围的带大量电荷的液滴结合。
[0224]喷射永远不会完美地位于充电电极的中心，从物质脱落产生的微粒600’ ’经历静 电力，该静电力较小，但是按照其质量来说是足够的，静电力使得其朝着充电电极的最近的 面偏转。
[0225]然后，这些微粒600’ ’使得它们朝向其偏转的一个偏转板变脏。
[0226]一开始带大量电荷(例如，300V)的液滴具有更低的电荷量，估计其是_K*250V。
[0227]然后，静电力相对于上述图7B和图7C的情况而减小。因此，液滴经历的排斥力更 弱，液滴之间的空间不平衡也更弱；因此，所测量的信号电平也更低，如图14所示。
[0228]可看到，液滴的合并对于这两种情况之间的区分并不是必需的:即使没有合并，在 这两种情况之间，液滴在喷墨中的重新布置也保持足够不同，以区分其；但是，通常，电平偏 差较小，并且，检测将是可靠的。
[0229]图15涉及曲线BL=f (VS)，其提供了根据施加至压电装置的电压VS而变的中断距 离BL。其总结了通过测量液滴的空间不平衡及其电荷的分布而检测到的三种情况，如上所 述。将回想起，中断距离测量中断位置和油墨喷嘴之间的偏离。
[0230]用实际的装置获得图15的曲线(类似于后面将提出的其他曲线);将在轴线上使用 的单位定义为:以数十微米(700等于7mm)测量BL，并以数模转换器的间距数量定义VS，一 个间距等于0.08伏特。
[0231]与这些情况中的每个情况相对应的是，由施加至压电装置的电压的范围定义的区 域的一个:
[0232]-区域A，其是非功能的激发下的区域，在该区域，打印具有较差的质量:那么，中 断具有出现慢附属物的范围，
[0233]-区域B，是功能的，与正确的打印相对应:空间不平衡最大，并从测试液滴与前一 个液滴的合并以及最大的测量信号中产生，
[0234]-区域C，与不正确的打印相对应:在测试液滴之后的液滴上出现物质的脱落，并 在那两个液滴之间出现电荷传递。不会出现合并，并且，空间不平衡比前一个区域中的小， 测量信号的振幅减小，
[0235]-区域D，也与不正确的打印相应:然后看到所有液滴上的物质的脱落，以及非常 小的空间不平衡:不会出现液滴的合并，并且，测量信号非常弱。此外，电极变脏。
[0236]应理解，区域B与所需的激发范围相对应。
[0237]在下面将描述的结果中，对于施加至这行液滴的最高电压和施加至在两行带电液 滴之间隔离的液滴的最低电压，分别使用符号Vl和V2。在图16中用图示出了这些电压。
[0238]已经用不同的电压Vl和V2执行测试，以识别产生能够可靠地使用的测量信号的 值范围。
[0239]可能看到，对于施加至大多数液滴的最高的电荷电压VI，优选地，选择200V至 250V的最小值，优选地，更接近300V。
[0240]还可能看到，对于隔离的液滴600’的电压V2的调节使得，可能最佳地确保测量液 滴的合并。下面说明了对定义V2所做的测试:
[0241]首先，将激发电压定位在良好打印的区域(区域B)中，并且，用打印测试验证此情 况。[0242]然后，对于V1=300V和V2从250V变化至OV的情况，根据Vl和V2 (单位是伏特) 之间的电压偏差，来测量信号峰值的振幅(在传感器的放大系的输出处，单位是伏特)。
[0243]对于用传感器6进行的信号的每次测量，验证是否存在液滴的合并。
[0244]图17提供了在区域B中进行的这些测量的结果。在此图中，与不合并相对应的点 基本上在通过线性回归获得的直线上排成行。对于与出现合并相对应的点Pl和P2，我们看 到信号电平相对于该行的净偏移。
[0245]从此图中可总结出，为了最佳地确保合并，看起来优选地，VD=|V1_V2|，或者，最小 是大约250V。
[0246]看起来，当中断正确时VD=300V的值确保最大的空间不平衡。
[0247]液滴的合并时刻不是在时间上稳定且可控的现象，在连续测量结果上看到信号振 幅的波动。实际上，在每次测量时，即使当情况是相同的时，来自测量组中的液滴在空间上 重新布置也不是完全相同的。这些波动导致，对于代表波动振幅的两个不同的电压V2，在图 17的图上存在两个测量点(PU P’ I和P2、P’ 2)。
[0248]还对三个压电激励电压(其每个与图15的先前定义的区域B、C和D相对应，并与 相应的注释相对应)进行之前的测量。
[0249]在图18中描述了所获得的测量结果，其中，具有三组与三个所测试的激励电压相 对应的点。规定位于相同的X轴线上的两个点表示波动间隔:
[0250]-用黑圈(其中一个用Piz表示)表示的点，与图15的区域B的点相对应，是在线I 上排列的物质不脱落的范围的点，
[0251]-用菱形(其中一个用P2z表示)表示的点，与图15的区域C的点相对应，测量结果 相当大程度地波动，
[0252]-用加号(其中一个用P3z表不)表不的点，与图15的区域D的点相对应,是在线II 上排列的范围的点。
[0253]仍在图18中:
[0254]-线I代表，当以300V充电的液滴完全具有其电荷时，在区域B中测量的信号，
[0255]-线II代表，当以300V充电的液滴损失其部分电荷时，在区域D中测量的信号。
[0256]如果在区域D中的所有液滴上没有电荷损失，那么两条曲线I和II将是接近的。 然而，并不是这种情况。因此，这使得在区域D中的所有液滴上物质没有电荷传递地脱落。
[0257]如果我们观察图18的X轴线的VD=V1_V2=300V的点，其对应于V1=300V且V2=0V， 那么，我们看到，用与测量信号分离的波动范围识别三个区域B、C和D。在图19的图表中 描述了这三个范围。
[0258]其部分地重叠。但是，通过使检测阈值低于区域B的信号的范围的大约25%，我们 可明确地识别区域B (当所有测量结果高于阈值时)、区域C (当大部分测量结果低于阈值 时)和区域D (当所有测量结果低于阈值时)。
[0259]当测试激发电压时，可用此结果来检测物质的脱落，因为，不管测量结果如何波 动，信号的电平都明显地降低至可区分的程度。
[0260]对于设定的打印机结构的一个实例，图20的图表提供了信号电平(在测量系的输 出处，单位是伏特)根据压电激励电压VS (单位是模数转换器的间距)的变化。为此，从接 近于区域B的入口点Pe的值增加VS的扫描。如图15所示，用竖直条示出区域A至D。在图表中，在所示实例中，良好打印的范围(区域B)基本上位于220和350D/A间距之间。测 量进行到直至转折点(这里，位于大约450D/A间距处)。打印质量在大约360D/A间距处开 始变得较差。
[0261]此图20示出:
[0262]-在良好打印的区域B中，信号电平的测量结果最大，且在平均值周围变化，
[0263]-一旦出现脱落，信号的某些电平测量结果相对于之前的测量结果低至少25% (阈 值)(注意，25%的偏差在这里相当于大约0.3伏特)。
[0264]为了去除测量波动，在测量每个信号电平时，与之前测量结果的平均值相比，可获 得新的测量结果。一旦偏差高于检测阈值(这里是0.3伏特)，那么，就检测到与进入区域C 相对应的物质的脱落。对于第一次检测到脱落的压电激发电压使得可能选择VPs的值。
[0265]优选地，一旦检测到脱落，便停止扫描VS，以防止使打印头变脏。
[0266]图21示出了另一结构中的信号电平根据压电激励电压变化的图表，在该结构中， 在转折点之前不会出现物质的脱落。因此，其包括当打印质量正确时获得的测量结果，直到 转折点或甚至超出为止。同样，用竖直条代表正确的打印区域B，其基本上位于图表的中间， 并且，在这里用基本上低于300D/A间距的下限值和等于约500D/A间距的上限值之间的VS 的值限定。在此情况中，当VS达到与转折点相对应的激发电压VPr时，使VS (扫描)的变 化停止。实际上，大于VPr的激发电压值导致中断的更不稳定的行为。
[0267]前面说明了用于检测区域B的出口点Ps的方法。
[0268]如果对低于VPe (区域B的入口点的激励电压(S卩，在区域A中))的激励电压值V 启动物质脱落测试，那么可能使打印头变脏。可设法确定VPe的值，然后，从值VPe中对于 激励电压的各种值，执行物质脱落测试。
[0269]我们现在将描述一种用于确定入口点Pe的方法。应理解，例如，根据之前建立的 图3的曲线的结构，可能确定对此点施加的电压VPe，或用于该相同点的中断距离DPe。可 回想起，中断距离是中断点与产生喷墨的喷嘴10的出口之间的距离。
[0270]对于设定的油墨且不管温度如何，已经在转折点的距离DPr和入口点的中断距离 DPe之间表现出联系。因此，对于每种油墨或具有相同规律的油墨的组，将用实验寻找连接 DPr和DPe3的规律。
[0271]为此，对于每种油墨，并且，对于几种测试打印机(考虑制造差异性)，对几种操作 温度，用实验尝试转折点Pr，以及激发范围的入口点Pe。
[0272]因此，图22、23和24代表分别对于用E1，E2和E3表示的三种不同的油墨，分别根 据激励电压VS、模数转换器间距而在中断距离上的数十y m的变化:
[0273]-油墨E1，处于0°C，并用于20m/s的喷射速度，
[0274]-油墨E2，处于环境温度，并用于20m/s的喷射速度，
[0275]-油墨E3，处于环境温度，并用于20m/s的喷射速度。
[0276]将指出，对于除了 20m/s以外的喷射速度，如果打印机的结构不同，特别是如果喷 射速度不是20m/s，那么，也可获得相同的数据。
[0277]用大约20个测试打印机编辑在不同温度下获得的结果，使得可能通过线性回归 推导出根据转折点的距离DPr产生Pe的中断距离(DPe)的定律:
[0278]DPe= a *DPr+ 3。[0279]某些油墨具有彼此接近的行为，并形成一组油墨Ge ;然后，连接其数据，以建立该定律。作为信息，对于以上测试的油墨实例，我们发现:
[0280]a =0.2，
[0281]P=510D/A 间距
[0282]当距离DPr变得比用该定律计算的DPe的值大时，此定律的有效范围停止。超过此值(通过DPr=0.2*DPr+510的分辨度获得)，DPe的计算变得不连贯，因为DPe < DPr，其是无意义的，因为Pe是该曲线的最低点。
[0283]这是图24所示的情况:实际上，在DPe的计算值为642 (< 659)(和上面相同的单位)时，转折点距离等于659 (在曲线上表示为数十iim)。
[0284]当此情况出现时，在所遇到的不同情况中，已经证明，转折点系统地在功能激发范围(区域B)内。在该情况中，并非必须测试物质的脱落，并且，将操作压电激励电压VPf任意地调节至低于VPr的值，使得可能具有由以下公式定义的中断距离:
[0285]DPf=DPr+10
[0286]图25的图表示出了用来建立涉及5种不同油墨的定律的测量结果，该油墨具有相同的行为并属于同一组油墨Gel,速度是20m/s。
[0287]通过线性回归来获得所确定的定律(DPe=a*DPr+P )，其一方面包括斜率a，另一方面包括常数P。这导致用该方法确定的点DPe相对于其实际值会具有一定的不精确。 实际上，用与VPe上的+/-30D/A间距的不精确相对应的不确定来确定DPe。此外，已经指出，当转折点起作用时(没有物质脱落)，在转折点VPr与相当于至少DPr+X的激励电压之间定义的范围也是起作用的。、是喷墨中的液滴之间的距离，并且，等于约300i!m，或曲线坐标上的30个单位。为了定义该定律的有效极限:如果(a *DPr+P ) ^ DPr+30个单位，那么，将使用关系DPe= a *DPr+ ^。
[0288]在相反的情况中，将把操作激发电压VPf调节至低于VPr的值，使得可能具有由以下公式定义的中断距离:
[0289]DPf=DPr+100
[0290]在用作图24中的实例的特殊情况中，DPr=659。DPe的计算值=642 (0.2X659+510)，并且，该定律的有效范围的极限是689(659+30)。由于该定律并不是有效的(642 < 689)，所以，直接应用与中断距离DPf=DPr+10，或669个单位相对应的操作激发电压VPf。
[0291]下面，作为信息，表I提供了用实验对不同的油墨组Gel至Ge4和2种喷射速度 (20m/s和23m/s)建立的参数a (斜率)和0 (常数)。
[0292]
【权利要求】
1.一种用于确定CU打印机的喷墨的中断质量的方法，此方法包括:a)产生第一行NI个液滴,用充电装置以相同的电压V1对所有第一行液滴充电，b)然后，产生至少一个液滴Gl，用所述充电装置以第二电压(VG1)对其充电，然后产生至少一个液滴G2，用所述充电装置以小于V1的第三电压(VG2)对其充电，c)然后，产生第二行N2个液滴，用所述充电装置以相同的电压V2对所有第二行液滴充电，d)在一股未偏转液滴在静电传感器(6)前面通过的过程中，经由所述传感器(6)测量这股液滴的电荷变化，所述一股未偏转液滴包括至少第一行液滴和第二行液滴，所述第一行液滴和所述第二行液滴由所述液滴Gl和所述液滴G2分离。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，将所述电荷变化与一阈值进行比较，以判断所述液滴G2和所述液滴Gl的合并是出现在所述检测器的上游还是所述检测器的入口的下游。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，用所述充电装置以包括在30%与100%之间的循环比对所述液滴Gl和/或所述液滴G2充电。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，所述液滴的中断点与所述传感器(6)的上部之间的距离(d)至少等于15mm或20mm。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，NI和N2是这样的，即，使得第一行液滴和第二行液滴具有的长度大于所述静电传感器(6)的敏感区域的长度。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中，V2=V115
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，VG1=V115
8.根据权利要求7所述的方法，其中，|VG1-VG2≤V’，V’是最小值，V’> IOOV或 150V。
9.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中，VG2< V1 < VG10
10.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中:-150V ≤ V1 ≤ 300V, VG1 > V1 且 40V ( VG2 ( 90V,或者:-100V ≤ V1 ≤200V, VG1 > V1 且 20V ( VG2 ( 60V。
11.根据前一权利要求所述的方法，所述电压VG1包括在一方面为125V或170V与另一方面为200V或300V之间。
12.一种用于确定CIJ打印机的适当打印范围的压电输入(VPe)和/或输出(VPs)电压的方法，所述方法包括:-选择电压\、\和VG1、VG2的至少每个，-执行根据权利要求1至11中的一项所述的方法。
13.—种用于确定CIJ打印机的适当打印范围的压电输出电压(VPs)的方法,所述方法包括:-选择电压Vp V2和VGl的至少每个，-执行根据权利要求1至11中的一项所述的方法，在包括在40V与90V之间或20V与 60V之间的电压范围内，改变电压VG2。
14.一种连续喷墨类型的打印机，此打印机包括:a)用于产生以下液滴的装置 (1、10):-第一行NI个液滴,用充电装置以大于或等于第一电压VI的相同电压对所有第一行液滴充电，-至少一个液滴Gl，用所述充电装置以第二电压(VG1)对其充电，然后是至少一个液滴 G2，用所述充电装置以小于V1的第三电压(VG2)对其充电，-然后是第二行N2个液滴，用所述充电装置以相同的电压V2对所有第二行液滴充电，b)测量装置，用于在一股未偏转液滴在所述测量装置(6)前面通过的过程中，测量该股液滴的电荷变化，所述一股未偏转液滴包括至少所述第一行液滴和所述第二行液滴，所述第一行液滴和所述第二行液滴由所述液滴Gl和所述液滴G2分离。
15.根据权利要求14所述的打印机，还包括用于将所述电荷变化与一阈值进行比较的装置，以判断所述液滴G2和所述液滴Gl的合并是出现在所述测量装置的入口的上游还是下游。
16.根据权利要求14或15中的一项所述的打印机，用所述充电装置以包括在30%与 100%之间的循环比对所述液滴G1和/或所述液滴G2充电。
17.根据权利要求14至16中的一项所述的打印机，所述液滴的中断点与所述传感器(6)的上部之间的距离(d)至少等于15mm或20mm。
18.根据权利要求14至17中的一项所述的打印机，其中，NI和N2是这样的，即，使得所述第一行液滴和所述第二行液滴具有的长度大于所述静电传感器(6)的敏感区域的长度。·
【文档编号】B41J2/08GK103459157SQ201280017602
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月10日 优先权日:2011年2月11日
【发明者】弗洛伦斯·奥丁, 让-皮埃尔·阿尔潘 申请人:马肯依玛士公司