CN102119082A - 具有射流速度补偿的喷墨打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及补偿与从打印机的打印头输出的射流(4)中的充电墨滴(40)的速度的变化相关的效果的方法，由充电电极(30)对液滴充电，该方法包括：-在液滴充电区域的下游侧上测量射流的速度，并计算该所测量速度的变化，-对于每个液滴，根据所述测量速度的变化，确定将施加至充电电极的电压校正值。

Description

具有射流速度补偿的喷墨打印设备

技术领域

本发明涉及喷墨打印机(尤其是所谓的宽幅打印机)的打印质量的改进。

更具体地，本发明涉及一种补偿射流速度的变化的方法和设备，尤其是在打印头中采用大量射流时。

背景技术

工业喷墨打印机可用来在所制造的产品上或在包装上打印字符串、标识或更复杂的图案，在困难的环境条件下，经常是从可变数字数据开始。

这种类型的打印机有两种主要的技术家族；一种由“按需供墨”打印机组成，而另一种由“连续射流”打印机组成。

在所有情况中，在给定的时刻，打印头在非常短的时间内喷射出排列在一段(a segment of)待打印表面上的液滴的组合。在通常与打印头喷嘴所处的段垂直的方向上，在打印头相对于支架相对位移之后，喷射出新的液滴的组合。在一段中具有可变的液滴的组合和打印头相对于产品的规则的相对位移，重复这样的过程，导致图案的打印，所述图案具有的高度等于段的高度且长度不受打印过程的限制。

“按需供墨”打印机直接并特定地产生构成打印图案的段所必需的液滴。用于这种类型的打印机的打印头包括多个通常沿着一轴线排列的喷墨喷嘴。通常是压电致动器，或者可能是热致动器，在喷嘴的上游侧上的墨水中产生压力脉冲，局部地导致墨滴由所涉及的喷嘴喷出(expell)，从而对于每个喷嘴独立地确定根据给定时刻的所需组合是否喷射液滴。

连续射流打印机通过在压力下使用导电墨水来操作，并允许从校准的喷嘴中逸出，从而形成喷墨。在精确的喷射位置，在周期性激励装置的作用下，喷墨被分解为规则的时间间隔。通常在所谓的射流“断”点处，由位于喷嘴输入侧上的墨水中的压电晶体的周期性变化引起喷墨的这种被迫分裂。从断点开始，连续射流被转换成一致间隔处的相同的墨滴流。将称作“充电电极”的第一组电极放置在靠近断点的位置，其功能是将预定量的电荷选择性地转移至液滴流中的每个液滴。然后，射流中的所有液滴穿过称作“偏转电极”的第二组电极；这些电极(对其施加大约几千伏的非常高的电压)产生将改变充电液滴的轨迹的电场。

在称作“偏离连续射流”打印机的连续射流打印机的第一变型中，喷射能够朝着待打印产品上的一段不同的可能的击打点连续地喷出液滴。在此第一变型中，传递至射流液滴的电荷量是可变的，并且，每个液滴以与所接收的电荷成正比的幅度偏转。扫描所述段，以在一段上比打印头相对于待打印产品的相对位移快得多的速度连续地沉积液滴的组合，使得所打印的段看起来大致垂直于所述位移。将未偏转的液滴回收在一槽中，并使其重新循环至墨水回路中。

称作“双向连续射流”打印机的连续射流打印机的第二变型与之前的变型的主要区别是这样的事实：墨滴的轨迹可能仅具有两个值：偏转的或非偏转的。通常，非偏转轨迹旨在在待打印产品上喷射液滴，偏转轨迹将未打印的液滴引导至回收槽。在此变型中，喷嘴在产品上的待打印图案上产生点，并且，为了达到给定的分辨率，字符或图案的打印要求在与段高度相应的打印头中使用多个喷嘴。

工业喷墨打印机的应用可分成两个主要领域。这些领域中的一个涉及小高度的打印产品上的编码、标记和定制(图形)；这涉及这样的打印头，该打印头包括基于所谓的“偏离连续射流”技术的一次或几次射流以及利用“双向连续射流”或“按需供墨”技术的几十次射流。

另一应用领域涉及具有很大表面积(其宽度可能根据应用是可变的，并可能达到几米，其长度不受打印过程本身的限制)的扁平产品上的打印(主要是图形打印)。例如，此类应用包括纪念海报、卡车油布、条带纺织品或者地板或墙壁覆盖物等的打印。

这些打印机使用包括大量喷嘴的打印头。这些喷嘴配合，以在有序的时刻喷射液滴的组合，每个组合在产品上产生一直段。

通常利用喷墨打印机的两种构造在大面积上进行打印。当打印速度相对低时，可使用第一构造。在此情况中，通过打印头在产品上方扫描而进行打印。打印头相对于产品的前进方向横向地移动，所述前进方向本身平行于由打印头中的喷嘴所在的段。这是喷墨办公自动打印机的一般操作模式。产品间歇地逐步向前移动，其长度等于由打印头中的喷嘴所在的段的高度，或是此高度的几分之一，并在打印头的横向移动过程中停止。当打印头喷嘴所在的段的高度高时，机器的生产率更高，但是，此高度通常不超过产品宽度的大约1/10至1/5的部分。对于此构造来说，“按需供墨”技术是优选的，这是因为能够更轻松地运输的打印头的低重量和利用此技术制造大打印头(在第二构造中是基本的)的更困难性。此外，间歇打印使得更容易管理此技术固有的约束(constraint)，该约束是必须周期性地将打印头送到维修站，以清洗喷嘴。

第二构造通过以打印头的最大打印速度使产品连续地向前通过，来帮助获得最大的生产率。在此情况中，打印头是固定的，并且，其宽度与产品宽度具有相同的等级。打印头中的喷嘴所在的段垂直于产品的前进方向，并且，高度至少等于产品的宽度。在此构造中，在打印过程中产品连续地前进，如现有的使用旋转框的凹版印刷或丝网印刷技术的情况一样，但是具有数字印刷的优点：不需要制造对待打印图案来说特定的昂贵工具。

宽幅喷墨打印机(通常，比1米宽，并且尤其是在1米至2米的宽度之间)的开发假设有可能将大量喷嘴集成在单个打印头中。这种大量取决于待打印的宽度，例如，可以是大约几百，例如100至1000，例如，对于“连续偏离射流”技术来说是大约400或700，对于“连续双向射流”和“按需供墨”技术来说是几千。伯灵顿专利US 4,841,306描述了一种在单片中使用“双向连续射流”技术的宽幅打印头，对于所述单片，喷嘴板尤其由单个部件组成。皇家化学工业公司专利US 3,956,756也描述了一种使用“偏离连续射流”技术的宽幅打印头。面对制造这类打印头的困难，已经开发了模块体系结构，在所述模块体系结构中，打印头被分成可更简单地制造并控制然后装配在支撑梁上的小模块。如在专利EP 0963296B1或专利申请US 2006/0232644中可看到的，此解决方案适于“按需供墨”打印机。然而，由于尺寸原因，必须堆叠并偏移模块，通过对每个模块的打印起动时间的管理形成与模块所打印的区域的连接。“偏离连续射流”技术特别适于模块体系结构，并且，此技术使得在射流之间能够具有几毫米的空间，从而可将射流及其功能组成元件并排地设置在很大的宽度上。如在授予申请人的名称为“Module d′impression multi-jet et appareild′impression comportant plusieurs modules”(多射流打印模块和包括几个模块的打印设备)的专利FR 2 681 010中所公开的，可将无限地并排设置射流的这种可能性转移至几次射流的模块上。此专利FR 2 681 010描述了一种宽的“偏离连续”多射流打印头，其由具有m次射流(典型地是8次射流)的并排地设置在支撑梁上的打印模块的组件组成，此支撑梁还执行对模块供应墨水和收集未使用的墨水的功能。

在这类环境通常比较恶劣的工业应用中，此时，保护冲击之前的可能的液滴及其轨迹免受外部干扰(气流、灰尘等)，这些外部干扰本质上随机地防止打印质量的控制。这是为什么液滴通常在打印头的喷嘴和出口之间行进的原因，出口从相对受限制的腔体主要通过液滴出口孔口通向外部。此孔口通常是狭缝，应将其保持为尽可能地狭窄，使得尽可能有效地保护轨迹。

宽幅喷墨打印机的使用造成了一些问题。

特别地，在每次墨水射流中会出现不期望的速度变化。

图6非常示意性地示出了用于已知类型的宽幅喷墨打印机的供墨装置。在此图上，用参考标记Mi表示N个打印模块，i＝1，...N。从公共储液器111对这些打印模块中的每个供应墨水。在此储液器的上游侧上且在墨水循环路径上有一个过滤器119。

从该储液器分配的墨水经过每个打印模块Mi处的过滤器Fi(i＝1，...N)，其对于此模块中的所有射流来说是公共的。在设备的操作过程中，过滤器119的状态改变将对所有模块的操作具有精确的相同影响，尤其是对每个模块中的每次射流的速度。但是，每个过滤器Fi的状态也将以随机的方式从一个模块改变成下一个模块。换句话说，不同过滤器Fi将变得不一致地堵塞。对于相同的供应压力，模块本身中的内部污物收集现象会导致射流速度的变化。

由用尚未使用的模块代替之前使用过的模块构成的解决方案无法解决此问题，因为新模块中的射流速度将不同于来自尚未改变的模块中的射流速度。

由于以下原因，由对每个模块改变入口处的压力构成的解决方案不是令人满意的。

在已知技术中，具有非常高性能的压力控制以保持打印在支架上的液滴的定位稳定性的需求、相应致动器的体积及其成本，使得不可能对一个模块中的射流速度设计出单独的强制同步。能够快速改变墨水的需求还引起对打印模块的墨水入口管的定义上的“简单”约束。

发明内容

因此，本发明解决所有或部分上述缺点或问题，并公开了一种能够改进宽幅打印质量的设备。

具体地，本发明涉及一种根据液滴或射流的测量速度通过在液滴的电荷上的作用来补偿与墨滴射流速度或此射流中的液滴速度的变化相关的效果(在以下描述中，最频繁地使用“射流速度”的表述)的方法。

为了实现此目的，本发明涉及一种通过改变来自打印机的打印头的射流中的墨滴的电荷电压来补偿射流速度的变化的方法。

为此目的，执行以下步骤。

-测量射流的速度或射流中的大量液滴的速度，例如，液滴充电区域的下游侧上的几十个液滴，并计算或估计此速度的变化，例如，与叫做射流参考速度的速度相比；

-对于多个射流液滴，根据所测量的速度变化，确定将施加至液滴充电电极的电压校正值。

可利用对于每次射流布置于充电电极的下游侧上的偏转电极以及射流速度测量装置改变液滴轨迹。

可根据射流中的这些液滴中的每个液滴的位置，以可变的方式对射流中的液滴进行电荷校正。

根据本发明的一些方面，利用射流的参考速度，其是处于良好工作条件下的射流的特征。可以预先记录或存储这种特征。

根据又一方面，还利用这样的事实：射流属于一组或一串相邻的射流，其包括不止两次射流，例如8次射流。这种组可叫做一个模块。

可利用一组射流或一个模块中的每次射流的参考速度，计算该组射流或模块中的射流的平均参考速度。

可以对射流验证速度测量，或者，根据本发明的方法可以包括验证步骤，以表明是否应将测量认为是不正确的。

所测量的射流速度及其实际速度之间的差异造成困难。

可利用对此射流的测量速度、其参考速度、此射流所属的模块或一组射流中的射流的平均速度、以及此组中的射流的平均参考速度，来验证射流速度测量是有效的还是无效的。

更具体地，可执行以下步骤，以确定是否可将一组射流中的每次射流的测量速度认为是有效的：

-计算所述一组射流中的一串射流的测量平均速度和参考平均速度之间的第一差异；

-计算所述一组射流中的每次射流的瞬时速度和参考速度之间的第二差异；

-计算第一差异和第二差异之间的第三差异。

如果此第三差异小于给定阈值，那么认为所测量的射流速度是有效的，否则认为其是无效的。

根据一个变型，有可能：

-对一组射流或一个模块中的所有射流设定平均速度；

-计算此平均速度和所考虑的组或模块中的射流的参考速度的平均值之间的差异(此差异与将被补偿的现象相关，例如，模块过滤器的堵塞)；

-用此差异校正测量速度。

然后，将此所校正的速度与射流的参考速度进行比较。

如果所校正的速度和参考速度之间的差异大于预定值，那么断定此测量是不正确的。

然后，可应用几种校正方法。

根据第一种校正方法，在测量每次射流的速度之后，然后将此速度与射流的参考速度进行比较。(如在本发明中，在液滴的电荷上)进行校正，这补偿了这两个速度之间的差异。然而，此方法具有这样的缺点：其不能检测所测量的射流速度中的异常或速度本身中的异常。此方法不需要使用任何如上所述的测量验证过程。

根据第二种校正方法，在单独测量一组射流中的每次射流的速度之后，验证这些测量中的每次测量，例如如上所述的。

如果对于所述组中的多次射流中的至少给定的预定数量x(其中，可配置x，x＞0)的射流的测量是有效的，那么，校正电荷，以便获得对模块中的每次射流的速度的校正，等于一组射流中的所有射流的平均速度和此组中的射流的参考速度的平均值之间的差异。

根据第三种校正方法，与前一种方法相似，进行以下操作：

-根据上面已经描述的含义，对于测量无效的射流进行平均值校正(以获得与一组射流中的所有射流的平均速度和这些射流的平均参考速度之间的差异相等的速度校正)；

-并根据上面已经描述的含义，对于测量有效的射流进行单独校正(以获得与射流的单独速度和此射流的参考速度之间的差异相等的速度校正)。

本发明还涉及喷墨打印设备的打印头，包括：

-喷墨装置，以产生墨滴的射流；

-充电电极，以对射流中的液滴充电；

-测量每个液滴的速度的装置，位于电极的下游侧上，以对液滴充电，并计算每个液滴的该测量速度的变化(例如，相对于叫做标称速度的速度)；

-根据此测量速度的所述变化，确定将施加至液滴充电电极的一个或多个电压校正值的装置；

-偏转电极，以改变液滴轨迹。

确定将施加至充电电极的一个或多个电压校正值的装置，可根据射流中的几个液滴的位置来确定可变的校正。

根据本发明的打印头还可包括用于确定是否可将一组射流中的每次射流的速度测量认为是有效的装置。可以将这种装置设计为：

-计算所述一组射流中的每次射流的测量平均速度和参考平均速度之间的第一差异；

-计算所述一组射流中的每次射流的瞬时速度和参考速度之间的第二差异；

-计算第一和第二差异之间的第三差异；

-根据第三差异的值，确定测量是否是有效的。

优选地，确定将施加至液滴的充电电极的电压校正值的装置用来或能够用来确定电压校正，或被编程以确定这种校正，以便获得：

-单独地对每次射流的速度的校正，等于射流的测量速度及其所谓的参考速度之间的差异；

-或者对一组射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效测量的组中的射流的数量大于预定数量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的所谓参考速度的平均值之间的差异；

-或者对一组射流中的每次射流的速度的校正：

*如果射流具有无效的速度测量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的所谓参考速度的平均值之间的差异；

*如果射流具有有效的速度测量，那么等于射流的测量速度及其所谓的参考速度之间的差异。

根据一个具体的实施方式，打印头包括：将充电电极保持在适当位置的支撑块、测量每个液滴的速度的装置、以及偏转电极。

根据另一更具体的实施方式，根据本发明的打印头包括相对于支撑梁固定的本体，该本体本身包括产生墨滴射流的所述装置，支撑块固定在此固定部分上，但是相对于其可自由移动。

优选地，保持电极和速度测量装置的块围绕限定于固定本体中的旋转轴线枢转地安装；在相对于固定本体的块的下降位置中，充电电极、测量每个液滴的速度的装置、以及偏转电极在射流中的液滴轨迹上对齐。

电极块可以在其工作位置和极限升高位置之间自由枢转，以允许维护喷墨装置、测量每个液滴的速度的装置和/或电极块。

在根据本发明的打印头中，当块处于相对于固定部分的下降位置时，固定本体和电极块可有利地限定一输出孔，至少一部分喷射出的墨水通过该输出孔，以在移动支架上打印。

根据一个实施方式，电极块的下部是底托的形式，该底托通过限定输出孔的宽度与本体隔开，由本体界定的体积和工作位置的块限定一通向输出孔的腔体。

喷墨装置可适于喷射连续射流形式的墨水，或根据需要喷射一个或几个液滴。

本发明还涉及一种根据本发明的打印设备，尤其是宽型打印机，包括沿着相同的横向轴线并排的多个打印模块。

本发明还涉及一种具有“m次射流”(1≤m≤40或50或更多)(可并排地布置)的打印模块，换句话说，喷出数量等于m的墨水射流，根据本发明进行操作。

本发明还涉及一种利用“偏离连续射流”技术的宽打印头，其包括X(X＞1)个模块，如上所述。例如，X可以是大约几百，例如100至1000，例如对于“连续偏离射流”技术来说是大约400或700，还可以是几千，例如对于“连续双向射流”和“按需供墨”技术来说在1000和2000或5000之间。

本发明的一些方面改进了宽幅喷墨打印机的打印质量和实用性，可应用于“按需供墨”或“双向连续射流”打印机，但是尤其适于“偏离连续射流”打印机，其中可利用本发明的所有方面。因此，将在这种优选类型的打印机的上下文中，在下面描述本发明。

附图说明

在参考以下附图阅读下面给出的详细描述之后，本发明的其它优点和特征将变得更明显：

图1A示出了根据技术状态的宽幅多喷嘴打印头(T)，其中喷嘴处于工作状态但是未在支架(S)上打印。

图1B是沿着图1A中的轴线C-C的截面图，示出了集成在根据技术状态的打印头(T)中并根据“偏离连续射流”技术操作的多喷嘴打印模块(Mi)。

图2用图解法示出了具有用静电方式对液滴充电的装置、测量液滴速度的装置和偏转以进行打印的装置的打印头；

图3用图解法示出了两个偏转电极之间的一串液滴；

图4用图解法示出了测量喷嘴中的液滴速度的装置；

图5示出了根据射流速度变化的电压校正曲线的轮廓(profile)；

图6示出了宽幅多喷嘴打印设备中的流体流动图。

具体实施方式

制造宽幅喷墨打印机的优选技术是“偏离连续射流”。

在授予申请人且名称为“Module d′impression multi-jet et appareild′impression comportant plusieurs modules”(多喷射打印模块和包括几个模块的打印设备)的法国专利FR 2 681 010中，描述了以恒定间隔在一个打印头中使用大量的同步射流，在待打印支架上产生可连接的打印区域，并由此能够在很大的宽度上进行打印。

图1A示出了一种已知的宽幅多射流打印头结构(T)。其包括X个打印模块(Mi)，每个打印模块形成m次射流，例如8次射流，并且并排地布置在支撑梁(P)上(图1B)，该支撑梁还执行对模块供应墨水并收集未使用的墨水的功能。

因此，宽幅打印头(T)包括X个打印模块(Mi)，并沿着横向于待打印的移动支架(S)的轴线A-A′延伸(图1A)。

参考标记17表示控制整个设备的一组电子装置，并由此控制每个模块的每次射流。例如，这些装置17包括用于每次射流或用于一组射流的电子控制卡。例如，每个电子卡控制一个打印模块中的八次射流。

如图1B所示，根据本发明的每个打印模块(Mi)首先由本体1组成，该本体支撑具有液滴40的m次射流4的喷墨装置2并集成有一组m个回收槽10，该打印模块还包括一块可回收电极3，其支撑用于使一些液滴偏转的两组电极：一组充电电极30和一组偏转电极31。更准确地，喷墨装置2适于喷出连续射流4形式的墨水，每次射流的断点靠近电极块3中的充电电极30的中点。射流4在竖直平面(E)中是平行的，并且，液滴40从固定于喷墨装置2的板20的喷嘴朝着相应回收槽10的孔口行进。如下面说明的，根据本发明的每个打印模块还包括测量每次射流中的充电液滴的速度的装置(在图1B中看不到)。

通过使电极块围绕限定于本体1中的轴线32枢转，可降低或升高电极块3。此轴线横切于打印支架的运动方向，当此块处于最下端位置中时，换句话说，当处于工作位置中时，电极30、31被插入液滴40的路径中，并控制逸出槽10的部分液滴的电荷和偏转，并且沉积在待打印的支架(S)上。

当处于最下端位置中时，每个电极块3与本体1和喷墨装置2形成内部腔体5。更准确地，内部腔体5在后部由本体1且在前部由电极30、31限定，并且，液滴速度测量装置在顶部由喷嘴板20且在底部分别由集成槽10的本体的伸出部11和电极块3的底托或趾部(toe)33限定。伸出部11和电极块3的底托或趾部33之间的空间限定一输出孔6，该输出孔形成液滴40可通过以便进行打印的狭缝(图1B)。此狭缝6尽可能窄，以确保腔体5的封闭(confinement)。这种封闭可防止液滴通常由于外部干扰而偏转，例如，气流或墨水、灰尘或其它产品的喷射，因为随机性质会妨碍对打印质量的控制。

当打印头(T)的所有电极块3i均处于它们的最下端位置中时，每个模块(Mi)的内部空间5i形成单个细长的腔体5，其截面在打印头的整个宽度上基本相同。

根据本发明，在每次射流的路径上设置有测量该次射流的速度的装置。

因此，如图2所示，射流中的每个液滴从相应的喷墨装置20的孔20′离开，然后在充电电极30之间连续通过，并通过布置于形成液滴并对液滴充电的位置的下游侧上的喷嘴速度测量装置8(图1B中未示出)。最后，每个液滴在偏转电极31之间通过。此图还示出了形成电路的装置89，该电路处理从装置8取样的信号并输出代表检测电极前面的充电液滴的通过的信号。利用此信号至少计算射流速度。可过滤瞬时值，并取其平均值，以避免出现异常值。此外，利用产生电压的装置32控制电极30，该电压将对射流4中的液滴40充电。根据本发明，来自装置89的信号将能够控制限定了待施加于电极30的电压的装置32。因此，这些装置32本身由装置89控制，以便利用速度测量装置8计算或评估射流的速度或射流中的液滴。与每个打印头相关的装置32、89可形成电子装置17的一部分(图1A和图1B)。

优选地，速度测量装置8定位在电极支撑部分3(图1B中的电极块)上。因此，在此部分3相对于固定的本体1的升高位置中，有可能接近所有电极并可能接近速度测量装置。因此，所有这些电极和装置是对齐的，并且，在部分33的下部位置中，液滴射流可连续地通过这些不同的装置。

图3用图解法示出了由两个偏转电极300、300′之间的射流喷射出的一串液滴40(此图不成比例)。此图还示出了沉积在待打印的支架S上的液滴400的格局、靠近基板的液滴射流401和电极出口处的液滴射流402。参考标记405表示用于未偏转液滴的液滴回收槽。

图3示出的是一串液滴40形成了一束形成非常复杂串的集合。液滴40以各种方式彼此互相作用。首先，有空气动力学类型的相互作用，液滴的位移状态取决于相邻液滴的存在并取决于这些相邻液滴中的每个液滴的位移状态。还有静电类型的相互作用，因为每个液滴承载负电荷，这导致在集合中的不同液滴之间产生排斥力。因此，可以理解，确定将施加的电压以对液滴充电取决于非常多的因素。

图4用图解法示出了检测液滴速度的装置8。在文献EP 0362101中更准确地描述了这种装置。

如上面已经说明的，速度检测电极直接设置在形成液滴并对液滴充电的位置的下游侧上。图4示出了带有电荷Qg的单个充电液滴40的通过，该液滴以黑色示出并位于靠近检测器8的有源导电元件8c的位置。检测器与速度检测电路89电连接。速度检测电极8包括中央导电元件8c，优选地防止受到外部电荷(尤其存在于充电电极30上)的影响，这是因为绝缘厚度8i和与地面电连接的叫做屏蔽电极的外部导电元件8e。在一个优选实施方式中，检测器8具有对称平面，并且，液滴40沿着形成于检测器的对称轴线上的狭缝的轴线而移动。然而，绕液滴路径的轴线对称的检测器的任何其它构造将是合适的。液滴40以基本上均匀的平移速度V在检测器中移动，并沿着检测器轴线定向。

如在上述文献中详细描述的，由于静电影响，检测器8中的充电液滴40的接近导致在检测器表面上出现具有相反标记的电荷。如果忽略绝缘体8i的影响，那么可以用线性电荷密度σ(x)的形式代表此电荷量。

文献EP 362 101还描述了对在检测器8中采样的信号进行开发(exploit)的装置89的形成。这种装置可检测在屏蔽电极8e和地面之间循环的电流。

通常，不仅可通过利用单次射流速度测量，而且可通过利用一串连续的这种射流速度测量(然后确定其平均值)，来提高测量精度。在两种情况中，在此文献中使用“射流速度”的表述。上述装置可用来进行这种测量，然后用来计算平均值。

根据本发明，发明人已经确定，可以改变施加至射流液滴充电电极的电压条件，以改变此射流速度，尤其是改变如上所述所测量的速度。换句话说，可通过施加至充电电极的电压的变化(并由此通过施加至射流中的一串液滴中的每个液滴的电荷的变化)来补偿射流速度的变化。

图5示出了根据利用装置8观察到的速度的变化而施加至充电电极30的电压校正轮廓的实例。在此图中，可以看到，给以各个轮廓分别与射流中的液滴1、6、12、16、20和24相应的标记。对于每个轮廓，这是根据射流中的液滴数量的电荷电压校正轮廓。因此，在单次射流中，对施加于液滴1的电压的校正不同于对施加于液滴6的电压的校正，...。这是由于如上所述的事实的原因，每个液滴的环境不同于其它液滴的环境，由于空气动力学和静电相互作用的多样性。注意，目的主要是校正与公共原因(例如，过滤器中的污物累积)相关的效果，并且，这是为什么要测量模块处的射流速度的变化的原因，但是，然后根据液滴的环境对多个液滴中的每个液滴应用适当的校正。

射流速度的测量可能受干扰或者可能是不正确的，因为所测量的速度不代表实际的射流速度。例如，在一些情况中，与射流相关的测量装置可能本身是脏的。因此，如图4所示，对于同一射流中的所有液滴，速度测量装置的一个电极上的墨水沉积97可能影响利用此装置进行的测量。

这是为什么本发明包括检查过程的原因，例如由装置17或由控制射流的打印卡的计算机执行的检查过程，例如一个模块中的8次射流，以便识别可认为是受到干扰的或不正确的测量，以及识别认为是有效的或未受干扰的和正确的测量。

此控制过程使用一组或给定模块中的每次射流的参考速度。记住，该参考速度是良好工作条件下的模块的特征元素。例如，当操作员确认在射流连接操作过程中对射流进行的调节时，在操作员的控制下，系统可以记录此速度。

为此目的，测量一组射流或一个模块中的每次射流的速度。如上所述，可计算一组速度测量的平均速度，这些测量中的每次测量与打印模块中的同一射流相对应。在两种情况中，使用“射流速度”的表述。

然后，可计算模块中的不同射流下的速度的平均值。

然后，我们可以计算：

-所述一组射流中的每次射流的此平均速度和平均参考速度之间的第一差异；

-然后是所述一组射流中的每次射流的瞬时速度和参考速度之间的第二差异；

-然后是第一差异和第二差异之间的第三差异；

如果第三差异保持低于给定值(由操作员确定或是可编程的)，那么认为射流测量是有效的。

根据一个变型，有可能：

-确定一组射流或一个模块中的所有射流的平均速度；

-计算此平均速度和所考虑的组或模块中的射流的参考速度的平均值之间的差异(此差异与将被补偿的现象相关，例如模块过滤器的堵塞)；

-用此差异校正测量速度。

然后，将此校正的速度与射流参考速度进行比较。

当所校正的速度和参考速度之间的差异大于预定的或可编程的值时，断定此测量是不正确的。

如我们将在下面看到的，在一些速度校正方法中，可验证射流速度测量。此外，在一些情况中，如果测量有效的模块中的射流的数量大于预定数量，那么可以推断出可进行补偿。

有几种补偿方法，并且，已经在上面描述了这些方法。

第一种方法由对每次射流单独进行校正来组成。此校正等于所测量的射流速度和此射流的参考速度之间的差异。此模式无法检测测量有误的射流。

在第二种方法中，使用参考速度的平均值和在单个模块的每次射流中验证的所测量速度的平均值之间的差异。电荷的校正旨在获得对每次射流的速度的校正，等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的参考速度的平均值之间的差异(所述校正是“平均的”)。应用此校正之前的一个条件是，测量有效的(在上面已经描述的意义上)模块中的射流的数量大于预定数量。

在第三种方法中，对于测量有效的每次射流，利用标称速度和所测量速度之间的差异。如在上述第二种方法中，对进行无效测量的射流应用平均值之间的差异(如上所述的“平均值”校正)。

对于第二种和第三种方法，在测量验证步骤之后，还可对有效射流重新计算所测量速度的平均值和参考速度，排除被识别为是无效射流的测量。

例如，考虑一组8次射流，由下表I中的行2给出标称速度(例如，时间t₀时通过测量所获得的速度)。

首先，执行处理，以验证在射流上进行的测量。

行3和4分别表示对于每次射流的参考速度和所测量(或瞬时)速度。最后一列包含每行的平均值。在打印过程中(在时间t₁时)，发现射流1至8具有与18.268m/s的平均速度相对应的所测量速度，而不是18.512m/s的平均参考速度。

对于每次射流：

-行5中的值表示参考速度和所测量速度之间的差异；最后一列包含平均参考速度和所测量的平均速度之间的差异，在此情况中，等于0.243m/s。在此实例中，应该注意，模块中的所有射流具有比平均参考速度更低的速度；

-行7给出参考速度和所测量速度之间的差异(行5中的差异)与平均值之间的差异(等于行5中的最后一列中给出的值)的绝对值；

-行8中的值表示行7中的值是否小于阈值或容许差异值(在此情况中是0.05)；如果对射流分配值1，并且，如果不对射流分配值0。在这里示出的情况中，此值对于5次射流是正确的，但是，该表示出了喷嘴1、4，5没有正确的行为或正确的测量。因此，在剩下的计算中将不使用它们。

表1

然后，在使用如上所述的第三种补偿方法的实例中，有可能利用一个上面已经描述的校正过程。表2示出了校正计算机制。

表2

重新计算所测量的射流速度的平均值和参考速度的平均值，仅考虑已经验证其测量的射流。计算两个平均值之间的差异(在此情况中，是0.246m/s)。

表中的最后一行示出了根据如上所述的第三种方法应用的校正。在根据如上所述的第二种方法的校正的情况中，将对所有射流应用0.246m/s的校正。

打印设备中的每次射流配有一组电极和用于测量墨滴的速度的装置，如上所述。因此，以相同的方式控制所有射流的速度。如上所述，如果一次射流的速度明显地偏离，那么可进行校正，该校正将考虑属于相同模块的射流的速度。

本发明还可应用于在垂直于条带方向或平行于条带方向的支架上移动的宽幅打印头。

本发明还可应用于所谓的扫描头。

Claims (18)

1.补偿与从打印机的打印头(1)输出的射流(4)中的充电墨滴(40)的速度的变化相关的效果的方法，由充电电极(30)对液滴充电，所述方法包括：

-在所述充电电极(30)的下游侧上测量射流速度，并计算射流速度的变化；

-确定是否能够将一组射流中的每次射流的测量速度认为是有效的；

-对于每个液滴，根据所述测量速度的变化，确定将施加至液滴充电电极的电压校正值。

2.根据权利要求1所述的方法，由偏转电极(31)改变液滴轨道。

3.根据权利要求1或2所述的方法，根据射流中的每个液滴(G1，G2，...Gn)的位置，以可变的方式对射流中的液滴进行电荷校正。

4.根据权利要求1至3中的一项权利要求所述的方法，其中，利用以下步骤来确定是否能够将一组射流中的每次射流的测量速度认为是有效的：

-计算所述一组射流中的每次射流的测量平均速度和参考平均速度之间的第一差异；

-计算所述一组射流中的每次射流的瞬时速度和参考速度之间的第二差异；

-计算第一差异和第二差异之间的第三差异。

5.根据权利要求1至4中的一项权利要求所述的方法，其中，进行电压校正，并将所述电压校正应用于液滴充电电极，以获得：

a)单独地对每次射流的速度的校正，等于射流的测量速度及其所谓的参考速度之间的差异；

b)或者对一组射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效测量的组中的射流的数量大于预定数量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组的所谓的射流参考速度的平均值之间的差异；

c)或者对一组射流中的每次射流的速度的校正：

*如果射流具有无效的速度测量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的所谓的参考速度的平均值之间的差异；

*如果射流具有有效的速度测量，那么等于所测量的射流速度及其所谓的参考速度之间的差异。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，重新计算测量有效的一组射流中的所有射流的平均速度和测量有效的射流的所谓的参考速度的平均值，以应用校正b)或c)。

7.用于喷墨打印设备的打印头，包括：

-喷墨装置(2，20，20′)，产生墨滴(40)的射流(4)；

-充电电极(30)，对由所述喷墨装置(2，20，20′)产生的射流中的液滴(40)充电；

-测量每个液滴的速度的装置(8，89)，位于电极(30)的下游侧上，以对液滴充电，并计算该测量速度的变化；

-确定是否能够将一组射流中的每次射流的速度测量认为是有效的装置；

-根据此该测量速度的所述变化，确定将施加至液滴充电电极(30)的电压校正值的装置(89，32)；

-偏转电极(31)，以改变液滴轨迹(40)。

8.根据权利要求7所述的打印头，确定将施加至充电电极的电压校正值的装置(89，32)用于根据射流中的液滴的位置来确定可变的校正。

9.根据权利要求7或8所述的打印头，确定是否能够将一组射流中的每次射流的测量速度认为是有效的装置包括可进行以下操作的装置：

-计算一组射流中的一串射流的测量平均速度和参考平均速度之间的第一差异；

-计算所述一组射流中的每次射流的瞬时速度和参考速度之间的第二差异；

-计算第一差异和第二差异之间的第三差异，

-根据第三差异的值，确定测量是否是有效的。

10.根据权利要求7至9中的一项权利要求所述的打印头，其中，对每个液滴确定将施加至液滴充电电极(30)的电压校正值的装置(89，32)能够用来确定电压校正，以获得：

-单独地对每次射流的速度的校正，等于射流的测量速度及其所谓的参考速度之间的差异；

-或者对一组射流中的每次射流的速度的校正，如果具有有效测量的组中的射流的数量大于预定数量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的所谓参考速度的平均值之间的差异；

-或者对一组射流中的每次射流的速度的校正：

*如果射流具有无效的速度测量，那么等于一组射流中的所有射流的平均速度和该组中的射流的所谓参考速度的平均值之间的差异；

*如果射流具有有效的速度测量，那么等于射流的测量速度及其所谓的参考速度之间的差异。

11.根据权利要求7至10中的一项权利要求所述的打印头，包括将所述充电电极(30)保持在适当位置的支撑块(3)、测量每个液滴的速度的装置(8)、以及偏转电极(31)。

12.根据权利要求11所述的打印头，包括相对于支撑梁(P)固定的本体(1)，该固定本体本身包括产生墨滴(40)的射流(4)的所述装置(2，20，20′)，所述支撑块(3)固定在该固定部分(1)上，但是相对于其自由移动。

13.根据权利要求12所述的打印头，电极支撑块(3)围绕限定于所述固定本体(1)中的旋转轴线(32)枢转，在相对于所述固定本体(1)的块的下降位置中，所述充电电极(30)、测量每个液滴的速度的装置(8)、以及偏转电极(31)在射流中的液滴轨迹上对齐。

14.根据权利要求13所述的打印头，其中，电极块(3)在其工作位置和极限升高位置之间枢转，以允许维护喷墨装置(2)、测量每个液滴的速度的装置(8)和/或电极块(3)。

15.根据权利要求7至14中的一项权利要求所述的打印头，当所述块处于相对于所述固定部分(1)的下降位置时，所述固定本体(1)和所述电极块(3)限定一输出孔(6)，至少一部分喷射出的墨水(40)通过所述输出孔，以在移动支架(S)上打印。

16.根据权利要求15所述的打印头，所述电极块(3)在其下部是底托(33)的形式，该底托与所述本体(1)隔开限定输出孔(6)的宽度，由所述本体(1)界定的体积和处于工作位置的所述块(3)限定一通向所述输出孔(6)的腔体(5)。

17.根据权利要求7至16中的一项权利要求所述的打印头(Mi)，其中，所述喷墨装置适于喷射连续射流(4)形式的墨水，或适于根据需求喷射一个或几个液滴。

18.根据权利要求7至17中的一项权利要求所述的宽打印设备(T)，包括沿着相同的横向轴线(A-A′)并排的多个模块(Mi)。

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