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Sweet连续喷墨技术实现与偏转控制

发布于:2016-09-06 21:51来源:上海记事本定制 作者:圣马广告 点击:
20世纪60年代早期,美国斯坦福大学的Sweet教授发明对小孔应用压力波“图案’的方法,演示了墨水流可以分裂成尺寸和间隔均匀的墨滴。他发现,如果墨滴断裂机制处于可控制的状态,则可以在连续的墨水射流出现时有选择并可靠地对墨滴充电;当墨滴通过电场时,带电墨滴在电场作用下偏转,在承印材料上组成图像;未充电墨滴由拦截器捕获,输送到墨水回收系统处理。尽管不少研究工作者曾经对上述通过偏转控制实现的连续喷墨技术作出过贡献,但系统性的工作由Sweet完成,且根据墨滴的偏转控制原理实现了这种重要的连续喷墨工艺,因而以他的名字命名可以理解。由于带电墨滴只能在偏转和不偏转两种状态间选择,所以按上述原理实现的Sweet连续喷墨称为二值偏转控制。

Rayldgh射流不稳定性理论得出墨滴有自发断裂倾向的结论,问题在于自发断裂形成墨滴是否满足喷射要求,即墨滴是否具备足够的喷射到纸面的初始动能,能否以相当髙的频率生成墨滴,如果这些问题不解决,则仅靠射流的自发断裂形成的墨滴无法组建成符合实际使用要求的喷墨设备,例如墨滴未到达纸面前就已经在中途“夭折”了。因此,为了以合理的速度生成墨滴,保证墨滴喷射后有足够的初始动能,一方面需要在喷嘴口附近设置压电换能器,只要换能器的振动频率约等于墨滴自发形成速率,则墨滴生成过程与压电换能器的强制性机械振动同步,从而产生质量均匀的墨滴;另一方面也需要通过墨水泵加压,强制性地使墨水获得更高的喷射能量。

此外,墨滴偏转控制连续喷墨技术需要考虑的问题还不能局限于压电换能器对墨滴生成速度的影响。如前所述,墨水流从喷嘴口连续地喷射构成Sweet喷墨的基本特征,必须加以控制才能区分参与和不参与记录的墨滴。因此,为了控制墨滴的喷射行为,还应该考虑在墨滴形成位置附近对墨滴充电,最简单易行的方法是添加一对电极。只要墨水射流有足够的导电性能,则墨滴充电完全可行。二值偏转连续喷墨工作原理示意图用于日立公司的条形码喷墨打印机,由于墨水回收和供应系统等需要更多的控制功能,因而实际结构比理论模型显得更复杂些,但基本工作原理却与前面的描述一致。

在充电墨滴二值偏转技术继续发展的同时,多值(多态)偏转技术也取得可喜的进展。夏普和Applicon两家公司都参与了多重墨滴偏转技术研究,前者于1973年发布了他们的Jetpoint产品,后者则在1977年推出了Applicon彩色图像打印机。因此,到20世纪70年代时,基于Sweet喷墨原理的二值和多值偏转技术都取得成功,并有相应的产品问世。

二值偏转Sweet连续喷墨系统通过墨滴的带电和不带电两种状态实现对墨滴的偏转控制,且产生偏转的墨滴均以相同的电压充电,控制原理比较简单。二值偏转成功地实现了Sweet连续喷墨,但效率不髙,只能用于低速度喷墨打印机。

仅仅靠提高压电换能器振动频率并不能构造出高速连续喷墨记事本定制印刷系统,如果在二值偏转的基础上增加偏转的等级,则输出速度有望明显提高。为简单起见,假定墨滴偏转程度与墨滴的带电量成正比,则在相同的偏转电场作用下就能够形成墨滴的不同偏转程度。上述原理由Lewis和Brown用到Sweet喷墨原理上,开发成可打印字符和数字的连续喷墨打印机,他们对Sweet技术的扩充可以。

多值偏转系统的墨滴离开控制电极后,将穿过由一对偏转电极产生的电场,加到“偏转电极一”和“偏转电极上的电压(HV)符号相反,数量达到几千伏。由于墨滴在偏转电场中的偏转量正比于墨滴的带电量,因而墨滴抵达记录材料表面时就有垂直方向的位置差异,在纸张表面产生一个记录列,墨滴的垂直位置差异反映了信号电压通过控制电极加到墨滴上的电压差异。若信号电压为时间的函数,则可以在连续运动的纸张上记录下一个接一个的墨滴列,它们的垂直位置由信号电压控制。

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