CN1177691C - 喷射设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于从液体中喷射材料的设备，其具有带电极(3)的喷射区(1)。将电位施加到喷射区电极上，在该喷射区形成电场；将液体提供给喷射区，所述液体中包含有从喷射区喷射的颗粒材料。第二电极(5，8)与喷射区相邻设置，喷射区电极上的电压是可控制的，以减小打印头对外电场的灵敏度。

Description

喷射设备和方法

技术领域

本发明涉及从液体中喷射材料的方法和设备。

背景技术

更具体地说，所采用的这种方法和设备通常是WO-A-93-11866、PCT/GB95/01215和WO-A-94-18011所描述的那种类型。在这些专利申请所描述的方法中，在喷射位置获得附聚或聚集的颗粒，再将从喷射位置获得的颗粒喷射到基材上，例如进行打印。在阵列式打印机中，可以将多个墨槽排列成一排或多排。在另一种形式的打印设备中，将带电的液体微滴喷射到基材上，例如JP-A-05116322、US-A-3060429和US-A-3887928中所述，可以设置附加电极用以引导带电液滴喷射到带电的基材上。

因此，在现有技术中已知利用静电场产生和喷射颗粒，但是这种类型的喷射存在着问题，例如(a)控制所喷射的液滴或颗粒的运动方向，其取决于对喷射电极附近的静电场的紧密控制；(b)开关和远位置电接地的困难；(c)喷射取决于喷射电极与基材之间的间隙；(d)在施加静电场期间吸引移动的颗粒进入喷射器。

发明内容

按照本发明，提供一种从液体喷射材料的设备，该设备包括：呈线性排列的多个喷射区，每一喷射区具有相应的喷射电极，因此这些喷射电极成排设置而形成一个平面；将电位施加到喷射区电极上、以在所述喷射区形成电场的装置；向喷射区提供包含颗粒材料的液体的装置；以及相对于喷射电极的平面来说横向设置的第二电极。

可以提供多个第二电极，或者第二电极为喷射区所共有。

这样，当对于喷射区与颗粒要被喷射到其上的基材之间的距离变化的灵敏度减小时，该设备对外电场影响的灵敏度也减小。

本发明还包括操纵这种设备、以将附聚颗粒喷射到基材上的方法。

在使用中，由合适的电子控制电路来相对于喷射电极的电压控制一个第二电极或多个第二电极上的电压。

在具有成排的多个墨槽的阵列式系统中采用第二电极以减少喷射区电极所需的接头数，这具有特殊的优点。例如，在电极所在位置，通过将相邻的电极成对地连接在一起，并且对第二电极作同样的连接，对于每一组电极来说所需的接头数量就可以减少一半。于是，通过使相连接的成对的第二电极的设置位置相对于喷射区中相连接的成对的电极相互偏离，就可通过对喷射区中的电极和呈“阵列寻址”模式的第二电极有选择地施加电压而实现对喷射的控制，并因此而实现对打印的控制，这是因为喷射区中每一个成对连接的电极将被设置在与不同的成对连接的第二电极相对置的位置上，即，相对置的第二电极将不进行电连接。这样，可将喷射电压施加到成对的喷射区电极上，而且，通过在相对置的第二电极上施加不同的电压，可以分别控制各墨槽的喷射操作。如果需要，可以进行多路传输。

最好，第二电极是绝缘的，而喷射电极不绝缘。但是，在某些设计中也可以是两者都不绝缘或者两者都绝缘或者喷射电极绝缘而第二电极不绝缘。

附图说明

图1是具有一排喷射墨槽和相应的第二电极的打印头的局部透视图；

图2是图1所示结构的侧视图；

图3是电极结构的示意图，以便使单独的喷射电极能够成对地寻址；

图4是示意图，其表示如何将第二电极用于阵列寻址方式的操作；

图5是按照本发明安装在喷射装置中的另一种打印头的局部透视图；

图6是类似于图5的视图，其表示喷射装置的其它另外一些特征；

图7是通过图5所示墨槽的局部剖视图。

具体实施方式

图1和图2以图解方式示出了打印头，所述打印头具有多个墨槽1，所述多个墨槽1由绝缘壁2分开，各墨槽1中装有喷射电极3。如WO-A-93-11866所述，在各墨槽中，由液体运载的附聚颗粒可以在将电压施加到各电极3上的条件下从墨槽中喷出，如图1中的箭头所示。图2表示颗粒附聚到基材4上，例如用于打印，附聚颗粒从墨槽1中喷射。为了减小打印头对墨槽与基材4之间的距离变化的灵敏度，在喷射墨槽的前方设置第二电极5，所述第二电极5上具有相对着各墨槽3设置的多个孔6。如图所示，电极5设置在支承件7的第一侧，在支承件7的另一侧设有第二电极8。从墨槽1中喷射的带电的附聚颗粒穿过电极5和电极8到达接地的基材4上。

在一种方法中，例如施加到喷射电极上的电压可以是1KV，以便进行喷射，在第二电极5上施加500V电压，在另一个第二电极8上施加0V电压。电极支承件7可以由150微米厚的玻璃片制作，在玻璃片的两面镀铬，形成电极5、8，并且具有带有45°斜面的孔6，其宽度为50微米。第二电极8与喷射墨槽的最外端分开的距离为200微米。已经发现，通常第二电极结构到喷射墨槽的距离越近，它们之间的区域中的电场就越强，但是这也导致在整个液体弯液面上的静电压力增加。通过增加第二电极5上的电位可以恢复所需要的压力分布。

另外，电极上的电压可以是如在我们的英国专利申请9601232.3中所述的那样，这在下面详细说明。

在另一个实施例中，可以有多个第二电极，例如以与图1和图2所述方式相类似的方式形成，但是具有分开形成的第二电极，每一个第二电极围绕相应的孔6。当然，在特定的应用条件下可以形成适用的不同结构。

图3表示初级电极3和第二电极5彼此相互偏离，并且成对地相连接为A、B、C、D、E、F等。这样，每一组电极所需的接头数减少一半，并且通过将成对连接的第二电极5设置成相对于喷射区中成对连接的电极3是偏置的，就可以通过对喷射区的电极和呈“寻址”模式的第二电极有选择地施加电压而实现对喷射的控制，并因此而实现对打印的控制，这是因为每一成对连接的喷射电极3将被设置在不同的成对连接的第二电极的对面，即，相对置的第二电极将不进行电连接。这样，可对一对喷射区电极3施加喷射电压，并通过在相对置的第二电极上施加不同的电压而对每一墨槽的喷射进行单独的控制。

在图4中所示的结构与图3不同。这种结构使被采用的阵列寻址系统能够驱动该装置。这种寻址系统类似于所使用的平板显示技术中的系统，其可以采用2N条寻址线对N²个喷射电极寻址。在此实施例中，16(4²)个元件的阵列可以由8(2×4)条寻址线驱动。这种多路传输的特别重要的优点是可以增加电极数目，从而例如可以在打印头上采用16(2×8)条寻址线(8条接初级电极，8条接第二电极)对256(2⁸)个电极寻址。当然，如果需要，初级和第二电极的详细的连接方式可以互换或颠倒。

如我们的英国专利申请9601232.3所述，可以对喷射区施加振荡电压，所述振荡电压的大小低于引起颗粒从喷射区喷射时所需的量值；当需要时，在各带有振荡电压的第二电极上附加喷射电压，以使喷射区的电压之和超过喷射所需的临界值。

图5～7表示其它的实施例。图5示出了阵列式打印头1的局部，该打印头1包括由绝缘材料例如合成塑料或陶瓷材料制成的基体2。在基体2中有机械加工出的多个槽3，并设有插入其中的板状棱4。槽3设有各自的墨入口和墨出口(未图示，但是分别用箭头I和O表示)，墨入口和墨出口分别设置在槽3的相对两端，以使载有要被喷射的材料的墨(如我们的在先申请所述)可以流入到这些槽中，并使得用过的流体可以流出。

各对相邻的槽3形成墨槽5，位于成对的槽3之间的板状棱4(或称分隔件4)构成材料的喷射区，并且设有喷射凸件6、6′。在附图中示出了两个墨槽5，左边的墨槽5具有喷射凸件6，其具有普通的三角形形状，右边的墨槽5所具有的喷射凸件是一种平切结构。各墨槽5由墨槽分隔件7分开，分隔件7由板状棱4之一形成，各分隔件7的角的形状如图所示是斜切而成的，以便提供表面8，使得喷射凸件向外伸出墨槽、超过由斜切表面8形成的墨槽的外部。将平切的喷射凸件6′用于墨槽5的端部，以减小电场的影响，所述电场是通过向喷射电极9施加电压而获得的，所述喷射电极9被设置为板状棱4表面上的金属化表面(即各墨槽分隔件的内表面)而面向喷射凸件6、6′。从图7中可以看出，喷射电极9沿着板状棱4的整个侧面和槽3的底表面10延伸。喷射电极9的精确程度将取决于打印机的特定的结构和特定的用途。

图6表示打印机侧盖的另外两种形式，第一种是简单的直边缘盖11，其沿着直线封闭槽3的侧面，如附图中顶部所示。图中所示的第二种类型的盖12位于附图的下部，此盖也封闭槽3，但是具有多个边缘切口13，所述边缘切口13与槽3对准。这种类型的盖结构可以用来加强在使用中形成的液体弯液面的位置的形成，并且无论什么样的盖，这些盖都可用来提供这样一种表面，即，在该表面上可以形成喷射电极和/或第二或附加电极，以加强喷射过程。

图6还示出了喷射电极9的另一种形式，其包括附加的在板状棱4的面上的金属化表面，板状棱4支撑着喷射凸件6、6′。这有助于带电喷射，而且改善了电场中向前的分量。

图7是从图5中墨槽5之一的一侧剖开的局部剖视图，其中所示的第二电极19位于墨槽分隔件板状棱4上的斜切面8上，因此基本上是沿着喷射凸件的侧面设置的。

Claims (12)

1.一种用于从液体中喷射颗粒材料的设备，该设备包括：

呈线性排列的多个喷射区，各喷射区具有相应的喷射电极，由此成排设置的喷射电极形成一个平面；

将电位施加到喷射电极上、以在喷射区形成电场的装置；

向喷射区提供包含颗粒材料的液体的装置；

与喷射电极相邻，并且相对于喷射电极的平面来说呈横向设置的相应的多个第二电极。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征是：一个第二电极为喷射区所共有。

3.按照权利要求1～2之一所述的设备，其特征是：所述一个第二电极或多个第二电极相对于喷射区电极的电压是可控制的，以减小所述设备对外电场影响的灵敏度。

4.按照权利要求1所述的设备，其特征是：所述一个第二电极或多个第二电极上的电压是可控制的，以减小所述设备对喷射区与颗粒要被喷射到其上的基材之间的距离变化的灵敏度。

5.按照权利要求1～4之一所述的设备，其特征是：所述多个第二电极被设置在喷射区的前方。

6.按照权利要求1～5之一所述的设备，其特征是：所述多个第二电极被设置在喷射区的后面。

7.按照权利要求1～5之一所述的设备，其特征是：所述多个第二电极沿着喷射区的侧面设置。

8.按照上述权利要求之一所述的设备，其特征是：还包括至少一个与所述多个第二电极紧密相邻设置的第三电极。

9.一种操纵权利要求1所述的设备、将材料喷射到基材上的方法，该方法包括可选择地将第一电压施加到喷射电极上，并且其特征在于，可选择地将第二电压施加到第二电极上。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征是：相对于喷射电极上的电压控制所述多个第二电极上的电压，以减小所述设备对外电场影响的灵敏度。

11.按照权利要求9所述的方法，其特征是：控制所述多个第二电极上的电压，以减小所述设备对喷射区与颗粒要被喷射到其上的基材之间距离变化的灵敏度。

12.按照权利要求9所述的方法，其特征是：控制所述多个第二电极上的电压，以降低施加到喷射电极上的脉冲电压，从而控制喷射。

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