专利名称：不均匀气流中的喷墨滴选择的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨打印领域，尤其涉及图像假象的校正，该假象由打印在承接物上的墨滴的位置误差产生，并涉及将墨滴引导到承接物上以产生高图像质量的印品的方法。
背景技术：
众所周知，在喷墨打印领域中，一部分打印墨滴相对于其所需打印位置的错位损害了打印图像的质量。对于由一个特定喷嘴喷射的所有墨滴来说，这种墨滴的错位会重复出现，因为墨滴是以不同于所需喷射角度的角度喷射的(即误导)，例如，缘于各个喷嘴的制造缺陷。或者，因为喷嘴或喷嘴环境中的物理变化，对于从一个或多个喷嘴中喷出的墨滴来说，误导可能会不时地随机出现；例如，由一特定喷嘴长时间的加热引起的变化，长时间的加热是因为该喷嘴被长期使用或某些微粒通过该喷嘴。同样，墨水、墨水中的杂质与喷嘴表面之间的难于控制的相互作用构成了一种本领域中众所周知的随机变化。喷嘴表面张力的作用力会引起喷射墨滴的随机误导。由于喷嘴附近有不受控制的气流，所以也会发生墨滴喷射角度中的随机变化。
利用一种或多种墨滴位置的校正装置，可以通过测量变化程度并校正它来控制特定喷嘴在墨滴喷射角度中的重复或一致的变化，例如，如共同待审的欧洲专利申请01201903.0所公开得那样，该申请的申请日为2001年5月21日，申请人为Hawkins等人，发明名称为″Permanent Alteration Of A Printhead For Correction OfMis-Direction Of Emitted Ink Drops，″该申请披露了永久改变喷嘴几何结构的方法，在此引入以供参考。然而，随机变化更难控制，因为超过打印头的寿命，墨滴喷射的角度就发生变化，上述的校正装置也就不可能适用了。这样的印品补偿有可能需要昂贵的测量仪器来确定是否所有的墨滴都通过所有预定的喷孔，且至少一些墨滴没有打印在它们所需的打印位置，因为为校正其喷射方向应观察误导的墨滴。
美国专利4238804和3877036公开了另一种校正墨滴喷射方向上缓慢改变的变化的策略，该美国专利4238804的发明人为Warren，申请日为1980年12月9日，转让给了Xerox公司，该美国专利3877036的发明人为Loeffler等人，申请日为1975年4月8日，转让给了IBM，它们给出了这样的启示，即，测量喷射墨滴的位置并通过静电装置补偿理想方向上的变化。虽然这样的静电偏转可用于将墨水导引到所需的方向上，但众所周知，这些情况下的静电偏转增加了机械复杂性。同样，在喷射墨滴方向上发生大变化的情况下，这类校正技术在很大程度上是无效的。
美国专利5592202提出了一种电子装置，它通过提前或延迟按需喷墨启动脉冲的时间来校正墨滴位移中的误差，该专利的发明人为Erickson，申请日为1997年1月7日，转让给了Laser Master公司。不过，该方法并不在垂直于墨滴喷射方向的平面中校正两种墨滴喷射方向上的变化，因为它更适于仅在打印头的扫描方向上调节墨滴的位置。而且，并不是所有的打印头电路都可容易地适于控制单个墨滴的喷射次数，因为喷射脉冲可能来自于一个共用时钟。同样，至少一些墨滴被打印在不同于其所需打印位置的位置上，因为为了校正应观察墨滴错位。
美国专利5250962提出了通过去除一个或多个喷嘴中的残留空气来校正墨滴的误导，而不必测量误导的程度，该专利的发明人为Fisher等人，申请日为1993年10月5日，转让给了Xerox公司。不过，尽管在本领域中已知残留空气会导致墨滴喷射方向上的变化，但它仅是许多导致变化的机构中的一种。
美国专利4914522公开了一种按需喷墨型喷墨打印机，它利用气压来产生打印图像中所需的色彩密度，该专利的发明人为Duffield等人，申请日为1990年4月3日，转让给了Vutek股份有限公司。储存器中的墨水穿过导管并在喷嘴的末端形成弯液面。一个气嘴被定位成使一股气流流过墨水喷嘴末端的弯液面，从而导致墨水自喷嘴中被吸出并雾化成一股落在承接物上的微细喷雾。该股气流在恒压下通过一导管被施加到一个由压电致动器开关的控制阀上。当将电压施加到该阀上时，该阀便打开以允许空气流经气嘴。当去掉电压时，该阀便关闭且没有空气流经气嘴。虽然可通过改变气流的脉冲宽度在一个打印像素区域中平均地改变承接物上墨水的所需密度，但是如此产生的墨滴产生自弯液面上的许多位置、具有多种大小、以多种不同的角度喷射并落在承接物上的多个位置上，即便是在仅打印了单个像素时，这缘自于气流的湍流及其在使墨滴离开弯液面时的作用，正如空气-弯液面相互作用领域中的技术人员所能理解得那样。当考虑到墨滴的精确位置时不会同样地打印出两个单独的像素。此外，气流应重复接通和切断，这样就从未实现过稳定、均衡的气流。
其它实现补偿的技术包括在多个冗余喷嘴中选择一个喷嘴来打印特定的成像像素，优选的喷嘴具有有利的墨滴喷射性能。不过，这种冗余选择技术实质上是复杂的，需要在打印头上有相当大的不动空间。这样的方法还增加了成本和/或减少了产量，并且至少还有一些墨滴不被打印在其所需的打印位置上，因为为了由冗余喷嘴替换应该观察有故障的喷嘴。
美国专利5815178描述了一种部分校正墨滴位置误差的装置，它不需要观察或打印误导的墨滴，从而能真正校正墨滴喷射方向上的随机变化，该专利的发明人为Silverbrook，申请日为1998年9月29日。根据该方法，使用高电场将墨滴引向垂直于喷嘴表面平面的场线的方向，从而有助于将所有喷射自所有喷嘴的墨滴导向其相应的所需打印位置。由于所有的墨滴被导向其相应的所需打印位置，无论它们是否被误导，电场都自动地校正来自各种随机或固定的误导的墨滴位置误差。不过，有效实现其目的的Silverbrook的电场非常大，因此产生不希望的电弧。
发明内容
因而，希望提供一种喷墨打印头的操作装置和方法，其提供了对墨滴位置误差的校正，墨滴位置误差包括墨滴喷射角度的随机误导，因此对于打印质量是有利的，不会造成印品生产率和成本上的损失，能重复地并可预测地将墨滴置于打印所需的准确位置上，不会干扰墨滴喷射过程。
本发明提供了一种喷墨打印头的操作装置和方法，其校正墨滴位置误差，墨滴位置误差包括墨滴喷射角度的随机误导。这样一种方法可有利地实现，不必测量墨滴喷射的方向。
本发明的一个特征在于，在墨滴从喷嘴飞行到承接物上的相当大部分的时间段内，连续地校正一开始在不同于所需方向的方向上喷射的墨滴的轨迹。
本发明另一个有利的特征在于，该装置和方法无需能量消耗装置来重定向错位的墨滴。
本发明的又一个优点在于，该装置和方法可被有利地应用到多种微滴喷射器上，包括连续式和按需成滴式的喷射器。
本发明的还一个优点在于，从喷嘴至承接物的距离可制得比用别的方式可能制成的大些。
本发明的再一个优点在于，本发明的成本基本上不随打印头喷嘴的数量增加。
本发明旨在克服上述的一个或多个问题，提供了一种控制喷墨打印机中错误墨滴的设备，该喷墨打印机具有多个喷嘴，该喷嘴用来沿着一微滴轨迹喷射墨滴，并且该喷墨打印机将喷射的墨滴打印到承接物上，该设备包括a.至少一个气流通道，其被布置成提供沿着一部分微滴轨迹定位的不均匀空气流谱，其中，该设备接近该多个喷嘴并在承接物之前，这样该不均匀空气流谱就给承接物上喷射墨滴打印中的误差提供了补偿，以及b.用来使气流通道中的空气运动的装置；并提供了一种将墨滴打印到承接物上所需打印位置上的方法，该方法包括的步骤有a)提供一个气流导向通道来引导打印的墨滴，b)从一个打印机的喷嘴喷射墨滴，c)通过该气流通道引导一种不均匀的气流，从而使错误墨滴在位于承接物上之前自动得到校正，而不管墨滴的任何初始误导，以及d)将校正的墨滴打印到承接物上。
在结合下面的说明和附图考虑时，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显，附图中，可行性地使用相同的参考标号表示图中通用的相同部件，其中图1a示出了现有技术中一喷墨打印头的一个喷嘴的横截面，该喷嘴喷射将要打印在承接物上一所需位置上的墨滴；图1b示出了现有技术中一喷墨打印头(图底部)的顶视图，该喷墨打印头具有一排喷嘴，该喷嘴在一直线上均匀地隔开，并喷射将要打印在承接物上的所需位置上的墨滴，在这种情况下，墨滴的直线被均匀隔开；由于喷射墨滴方向上的误差，这里打印的图像(图顶部)偏离了均匀隔开的墨滴的直线；
图1c示出了本发明的一喷墨打印头，其具有一个微滴轨迹导向设备；图1d示出了图1c中喷墨打印头的顶视图(图底部)，该打印头具有一排喷嘴，喷嘴喷射将要打印在承接物上所需位置(即被均匀隔开的墨滴直线)上的墨滴，该被打印的图像(图顶部)基本上是一墨滴直线，并被均匀地隔开，而不管喷射墨滴方向上的误差；图1e示出了图1c中喷墨打印头的顶视图，其表示了这样一个实施例，即，具有一个微滴轨迹导向器，该导向器在与每个喷嘴关联的气流通道间有隔板，该微滴轨迹导向器一部分的横截面轮廓在图的底部示意性地示出；图1f示出了图1c中该喷墨打印头(图底部)的顶视图，其表示了一个在喷嘴之间没有隔板的该微滴轨迹导向器的可替换优选实施例；图2a示出了一个本发明的锥形气流微滴轨迹导向设备；图2b示出了一个本发明的锥形气流微滴轨迹导向设备；图3a示出了横截面内的微滴轨迹导向设备的隔板(shelf)结构；图3b示出了图3a装置中的气流，表示了三种不同的墨滴轨迹；图4a示出了根据本发明在横截面内的一交错直壁微滴轨迹导向设备，其不管墨滴的喷射方向而校正从一特定喷嘴中喷出的墨滴的轨迹误差；图4b示出了图4a中交错结构的直壁气流，表示了三种不同的墨滴轨迹；图5示出了根据本发明在横截面内的一旋转气流微滴轨迹导向设备；图6示出了本发明具有气流挡板的一旋转气流微滴轨迹导向设备，其不管墨滴的喷射方向而校正从一特定喷嘴中喷出的墨滴的轨迹误差，表示了三种不同的墨滴轨迹；图7a示出了图1c中喷墨打印头的横截面；图7b示出了在与图7a相同但有气流的条件下喷射的墨滴；图8a示出了一个横截面内的微滴轨迹导向设备，气流通道相对于喷嘴不对称地布置；图8b示出了具有三个喷嘴的一打印头顶面的顶视图(图的上部)和具有三个出口和三个气流通道的微滴轨迹导向设备的顶视图(图的下部)，在操作中，该微滴轨迹导向设备(角A′到D′)直接位于打印头顶面(角A到D)上；以及图8c示出了承接物处的打印墨滴的图案，其是由图8b所示喷嘴的图案产生的。
具体实施例方式
为便于理解，可行性地使用相同的参考标号表示图中通用的相同元件。
本发明的目的是采用一个打印头实现的，该打印头在喷嘴上具有一个紧密并置的微滴轨迹导向器；该微滴轨迹导向器提供一种不均匀的气流，该气流被构造成改变从指定喷嘴中喷出的墨滴角度，使得所有这样的墨滴移向承接物上所需的打印位置，而不管喷射墨滴的角度、大小和速度。
该紧密并置的微滴轨迹导向器优选包括一个气流通道阵列，空气通过该气流通道被迫流到流谱中，从而有助于改变所有喷射墨滴的轨迹；由此引起的轨迹改变使得墨滴大体上落在所需的位置上，而不管墨滴的喷射角度且不需要测量墨滴可能的错误导向。
该气流通道优选被固体表面限定，通过该表面借助于施加的压力迫使空气流到所选择的气流通道部分。或者，气流通道包括运动的固体表面，从而在该固体表面附近高流速地实现空气流谱。
一种有效地控制随机墨滴误导向的策略被公开在共同待审的欧洲专利申请01203890.7和01203891.5中，这两份申请都是由Hawkins等人于2001年10月15日申请的，描述了时时响应误导墨滴的观察结果而改变喷射墨滴方向的装置。
共同待审的于2001年12月14日(Jeanmaire等人)申请的欧洲专利申请01204904.5、于2001年12月14日(Jeanmaire等人)申请的欧洲专利申请01204903.7以及于2001年12月17日(Sharma等人)申请的欧洲专利申请01204923.5都公开了导向气流的应用，从而分开不同大小的墨滴，因而从中区分哪些是要被打印的墨滴，哪些是被沟槽或捕捉器截取的墨滴。尽管气流有效地在空间中分开打印和非打印的墨滴，但是如果不精确控制其大小的话，打印墨滴就会被误导并随后被打印在非所需的位置上。在公开在共同待审的欧洲专利申请01204923.5(Sharma等人)中的设备中，与在无公开的气流时的相似误导引起的错位相比较，喷射期间被误导的墨滴会导致承接物上打印墨滴过量的错位。
在于2002年3月1日(Hawkins等人)申请的共同待审的欧洲专利申请02075820.7中，公开了这样一种方法，即，在一打印机中用于校正墨滴误导，利用热引导通过均匀气流分开大小墨滴。然而，依据该方法，至少一些墨滴被打印在不同于其所需打印位置的位置上，因为为了校正必须再次观察墨滴的错位。
图1a示出了现有技术中喷墨打印机5的一部分，该打印机5具有一个安置在打印头顶面15上的喷嘴10，其喷射用来打印在承接物25上的墨滴。墨滴轨迹20被示为一理想轨迹，该轨迹是至少在喷嘴10的附近垂直于打印头顶面15的轨迹。在本领域中众所周知，从喷嘴喷出的实际的墨滴轨迹可能依据喷嘴的几何结构、喷嘴的清洁度、喷嘴中吸入空气的程度、环境气流、打印头的振动等情况而改变。相对于理想轨迹发生的墨滴轨迹的变化大多常由打印头顶面处的墨滴喷射的初始方向的变化引起。该轨迹可能自喷嘴到喷嘴始终不同，或可能随着时间的推移相对于一个指定的喷嘴不同。因而，变化可能是有规则的或是随机的。随机变化按相当于或快于连续墨滴喷射之间的时间的时间比例出现。
实际墨滴轨迹相对于理想墨滴轨迹发生的变化会导致打印墨滴在承接物上的位置偏离所需位置而到达移位位置。图1b中示出了被打印在移位位置上的墨滴，图1b是图1a的一顶视图。若图1b中的墨滴都沿着理想的轨迹行进，打印的墨滴就将在一条直线上形成规则隔开的图案，假定打印头具有一个平坦的打印头顶面和在一条直线上有规则地隔开的喷嘴。众所周知，在移位位置上打印墨滴会产生不符合需要的打印假象。
图1c示出了一个打印头顶面15，其具有喷嘴10，该喷嘴10喷射要被打印到承接物25上的墨滴，并具有一微滴轨迹导向设备30，该微滴轨迹导向设备30被布置在承接物25和打印头顶面15之间，该微滴轨迹导向设备30的横截面包括一出口32和被壁33，具体地说是被底壁33a、内壁33b、外壁33c和顶壁33d围绕的锥形区域34。该结构起引导空气的作用，空气由一个空气源(未示出)提供，比如空气由一风扇或与压缩空气连接的管道来提供，空气从接近微滴轨迹导向设备30底部的位置通过气流出口32被导出。在打印头和底壁33a间施加气压。因为锥形区域34的存在，流动空气35的流线是不均匀的，也就是说，它们在其大小和空间方向上至少在部分区域内是变化的，墨滴通过该区域移动并通过出口32被导出，从而影响了墨滴轨迹，因而使墨滴移向出口的中心，这在对流动流体的微粒运动的研究中是众所周知的。该微滴轨迹导向设备30可以用金属或塑料构造，而且可以与喷墨打印头(未示出)分开或可以形成为喷墨打印头的一体部分。
尤其是，在比如属于现有技术的图1a和1b所示的情况下，墨滴喷射角度发生有规则的或随机的变化，或相对于一个特定的喷嘴10或自喷嘴到喷嘴，通过微滴轨迹导向设备30的流动空气35的作用使得墨滴被基本上打印在所需的位置上。沿着例如因喷射期间的随机误导导致的不同于理想轨迹的轨迹(即错误墨滴轨迹)运行的墨滴现在将遭受来自微滴轨迹导向设备30内的流动空气35的压力。该微滴轨迹导向设备30内的流动空气35校正那些错误的轨迹，这样打印点的图案就更加近似于打印头顶面15上喷嘴10的图案。根据本发明，错误墨滴轨迹被校正，这样打印墨滴的位置就基本上不受墨滴喷射初始方向的支配。这样就基本上消除了墨滴位置上有规则的或随机的变化。在图1d中，打印墨滴的所需位置形成一种近似于打印头顶面15上喷嘴10图案的图案，尽管这不必是下面将被描述的情况那样。
图1e和1f示出了微滴轨迹导向设备30两实施例的顶视图。在图1e中，该微滴轨迹导向设备30是由许多气流通道36组成的，该气流通道有时被称作空气导向器或气流导向器，它们与每个喷嘴10一一对应，且喷嘴间具有喷嘴壁33，如在图1f中那样，该微滴轨迹导向设备30沿着喷嘴10的直线相一致。在图1f中，喷嘴10之间没有喷嘴壁，这样该微滴轨迹导向设备30就具有单个气流通道35。其它的布置形式也与本发明的目的相一致，例如，该微滴轨迹导向设备30可以自喷嘴到喷嘴不同，在该情况中打印墨滴的图案将不同于打印头顶面15上喷嘴的图案(也可参见图8a和相关论述)。
在图2a中，相对于微滴轨迹导向设备30第一优选实施例的锥形几何结构，定量地示出了这样的结果，其源自于一个喷射角度不同(乃至墨滴轨迹不同)的墨滴上的气流作用的准确模型。具体地说，图2a示出了一个根据本发明在横截面内的锥形气流微滴轨迹导向设备30，其不管墨滴喷射方向而校正从一个特定喷嘴中喷出的墨滴的轨迹误差。图2a中示出了三种不同的墨滴轨迹路径，其对应于墨滴喷射初始角度中的不同误差，该路径在该情况下被示出处于图2a的平面中。最左边的路径对应于无轨迹误差(理想墨滴轨迹)；最右边的路径(错误墨滴轨迹)对应于墨滴喷射初始角度上有2.5度的轨迹误差，此时气流通道内没有气流，中央路径对应于气流通道中有气流时有2.5度的轨迹误差(校正墨滴轨迹)。如图2a所示，错误墨滴轨迹22通过流经导向器的空气更近似于理想墨滴轨迹。因而，该错误墨滴轨迹22就变成一条校正墨滴轨迹24。图2a中示出了校正该错误墨滴轨迹22的力缘于从高速区域到低速区域的气流35在水平(x分量)方向上的梯度，该低速区域对称地布置在出口32处，正如模拟流体流动领域中的技术人员所能理解得那样。更多的错误墨滴轨迹22，也就是那些由墨滴喷射角度的大初始变化引起的轨迹，遵循着将它们带进水平气流高值区域的初始轨迹而行。图2a中未示出的水平气流朝着理想的轨迹20将墨滴推回。该校正推动优选在墨滴轨迹的第一半部中出现，这样这种推动的效力就沿着墨滴随后轨迹尽可能大的部分持续作用。
同样地，在图2b中示出了第一、第二和第三错误墨滴轨迹22a、22b、22c分别通过本发明的微滴轨迹导向设备30被校正。具体地说，图2b示出了一个根据本发明在横截面内的锥形气流墨滴导向设备30，其不管墨滴的喷射方向而校正从一个特定喷嘴喷射的墨滴轨迹误差。示出了四种不同的墨滴轨迹或路径。最左边的路径相应于无轨迹误差，相邻的路径相应于无偏移量的第一轨迹误差；最右边的路径相应于具有12微米偏移量的第三轨迹误差；而相邻于该最右边路径的路径具有6微米的偏移量。该错误轨迹22a、22b和22c由分别造成墨滴轨迹发生3、5和12微米最大偏移的墨滴喷射的角变化产生。在本领域中众所周知，6微米一样小的偏移会导致打印图像的图像质量降低。墨滴出错越大，墨滴露在较高水平速度区域的持续时间就越长，在该区域内墨滴被向着理想轨迹20推回。校正推动优选在墨滴轨迹的第一部分中发生，这样该推动的效力就沿着墨滴随后轨迹尽可能大的部分持续作用。
图3a示出了该微滴轨迹导向设备30的一可替换实施例，该设备30在接近出口32的地方具有一隔板区域31。在图2a的讨论中，所示出的三条墨滴轨迹中最左边的路径对应于无轨迹误差；最右边的路径对应于无气流时2.5度的轨迹误差，中央路径对应于有气流时2.5度的轨迹误差。图3b示出了一错误墨滴轨迹22的轨迹定量校正，该墨滴轨迹22距离理想墨滴轨迹20的角度具有2.5度的喷射角度。图2a中再次示出了校正该错误墨滴轨迹22的力缘于从高速区域到低速区域的气流35在水平(x分量)方向上的梯度，该低速区域对称地布置在出口32处，正如模拟流体流动领域中的技术人员所能理解得那样。
图4a示出了本发明微滴轨迹导向设备30的另一实施例，该实施例在接近出口32处具有多重偏移气流通道36。如图2a中讨论得那样，图4b示出了错误墨滴轨迹的定量校正，该错误轨迹距离理想角度具有2.5度的喷射角度。最左边的路径对应于无轨迹误差；最右边的路径对应于无气流时2.5度的轨迹误差，中央路径对应于有气流时2.5度的轨迹误差。从图4b中可清楚地看出，最初被误导有2.5度角度且相应于校正轨迹24打印在承接物25上的墨滴将基本上更加接近于没有初始角度误导的打印墨滴。图4a中的气流通道36可被平均施压以形成水平方向上的气流35，或可最佳程度地给每一通道施压到不同的压力值。通常，校正该错误墨滴轨迹的力由垂直于该错误轨迹22的气流35产生。沿着理想轨迹20而行的墨滴不受这样的力或受减小的力，正如模拟流体流动领域中的技术人员所能理解得那样。
图5示出了本发明微滴轨迹导向设备30的另一实施例，该实施例提供了一个旋转圆筒40，其表面邻近墨滴的轨迹。具体地说，图5示出了一个根据本发明在横截面内的旋转气流微滴轨迹导向设备30，其不管墨滴喷射方向而校正从一特定喷嘴中喷出的墨滴轨迹误差。图中示出了四种不同的墨滴轨迹或路径。最左边的路径对应于无轨迹误差；最右边的路径对应于无气流时有2.5度的轨迹误差，两中央路径对应于有气流时有2.5度的轨迹误差和有气流时无轨迹误差。因其旋转在圆筒周围引发的不均匀气流35以一种方式这样改变通行墨滴的轨迹，即，具有错误轨迹22的墨滴被更接近地沿着理想轨迹20引导并更接近地撞击到承接物25上所需的位置上，否则会撞击到承接物25上错位的位置上。图5中标记为42a、42b、42c和42d的轨迹示意性地示出了圆筒周围的气流是如何校正错误轨迹的。图5中示出了四条轨迹42a-42d，包括圆筒不旋转时喷射的墨滴的轨迹42a和42b。轨迹42a对应于理想轨迹20，而轨迹42b因向着图5的右边有2.5度的误导而出错。轨迹沿着图5顶部承接物25的间距表示了承接物上相对于错误轨迹22的墨滴位移。轨迹42c和42d对应于圆筒在以1m/s的表面速度旋转时喷射的墨滴。轨迹42c对应于理想轨迹，而轨迹42d因向着图5的右边有2.5度的误导而出错，与轨迹42a和42b的情况相似。轨迹42c和42d沿着图5顶部的间距小于轨迹42a和42b的间距，从而示出了由圆筒运动表面引起的不均匀气流已校正了墨滴轨迹。
图6示出了本发明微滴轨迹导向设备30的又一实施例，该实施例提供了一个具有气流挡板45的旋转圆筒40。圆筒的表面仍然与墨滴的轨迹相邻。气流挡板45改变由圆筒40的运动表面引发的气流35，具体地说，与图5相比，减小了沿着最接近承接物25的轨迹部分的旋转气流。该区域中的气流在校正错误轨迹22时并不是有效的，因为沿着该轨迹部分的速度的水平分量与离承接物25最远的轨迹部分中的相反。正如在图5中讨论得那样，因其旋转在圆筒40周围引发的不均匀气流35以一种方式这样改变通行墨滴的轨迹，即，具有错误轨迹22的墨滴被更接近地沿着理想轨迹20引导并更接近地撞击到承接物25上所需的位置上，否则该错误轨迹22会使墨滴撞击到承接物25上错位的位置上。轨迹42a对应于圆筒不旋转时的轨迹。轨迹42b和42c对应于圆筒40以1m/s的表面速度旋转时喷射的墨滴。轨迹42b对应于理想轨迹，而轨迹42c因向着图5的右边有2.5度的误导而出错，与轨迹42a和42b的情况相似。轨迹42b和42c沿着图5的顶部有很小的间距，从而示出了经气流挡板的固定表面改变的、由圆筒运动表面引起的不均匀气流已校正了墨滴轨迹。
根据本发明，流经微滴轨迹导向器的空气不仅在垂直于墨滴轨迹的方向上具有分速度，还沿着墨滴轨迹具有分速度。与以别的方式获得的速度相比，该特征被有效地用来提高在其运行方向上的墨滴速度。尤其是，墨滴会因空气的阻力被阻止过度地慢下来，这样承接物就可进一步地远离打印头。在极端的情况下，微滴轨迹导向器中无气流时移动太慢以致不能到达承接物上的墨滴可被移动到承接物上并打印在所需的位置上，不管其初始轨迹的速度或方向如何。例如在图7a中，该图示出了连同表示相关墨滴速度的速度向量的从一喷嘴中喷射的墨滴，空气通道中无气流的墨滴被示出喷射得过慢以至不能到达承接物上。在该情况下，没有了气流，喷射墨滴的速度就不足以将墨滴推进到承接物上。图7b示出了图1c的喷墨打印头，其中空气通道中的气流已恢复。在该情况下，喷射墨滴的速度不足以将墨滴推进到承接物上。墨滴到达承接物，且每个墨滴被单独地导向到单个所需的打印位置上，不管墨滴喷射方向上可能有的误差。在图7a中，墨滴的速度在墨滴停止点减小，正如在喷射墨滴的领域中众所周知得那样。微滴轨迹导向设备30在该情况下不在墨滴路径中发挥作用。不过，在图7b中，在相同的但有气流的条件下喷射的墨滴到达承接物，并受益于轨迹校正，如上所述。到达的墨滴被单独地导向一条所需的轨迹和一个所需的打印位置，而不管墨滴喷射中可能有的方向误差。
本发明打印墨滴的图案不必与打印头喷嘴的图案相同。图8a示出了一个在横截面内的微滴轨迹导向设备30，其具有相对于喷嘴不对称布置的气流通道36，即具有这样的喷孔，其不必直接位于每个喷嘴上方也不必各自以相同的方式相对于其相关的喷嘴定位。如图8a所示，即便是对于一开始垂直于打印头顶面导向的墨滴而言，最终形成的墨滴轨迹也不再是直的。图8b示出了具有三个喷嘴的打印头顶面的顶视图(图的上部)和具有相对于喷嘴不对称布置的三个出口及三个气流通道的微滴轨迹导向设备的顶视图(图的下部)。尤其是，出口并不位于墨滴将在气流通道中无气流时遵循的轨迹中。在操作中，微滴轨迹导向设备(角A′到D′)直接位于打印头的顶面(角A到D)上，通道中的气流将墨滴导出出口。该实施例尤其适合于以低速喷射的小墨滴，其轨迹容易被气流控制。被导向的墨滴接着落在承接物上并形成打印墨滴的图案。如图8c所示，该墨滴图案基本上可控地不同于喷嘴10的图案(图8b)。在该情况下，打印图案(图8c所示)不再是一条打印墨滴均匀隔开的线，尽管喷嘴10形成一条线且均匀隔开。可在图8c中所示的承接物25处看出这一相同的打印墨滴图案。正如打印头设计领域中的技术人员所能理解得那样，图案可以是这样的，即，打印头喷嘴10并不在一条线上均匀隔开，而已被微滴轨迹导向设备30导向的打印墨滴可在一条线上均匀隔开，正如前面相对于图1e和1f所讨论得那样。
权利要求
1.一种控制喷墨打印机中的错误墨滴的设备，该喷墨打印机具有多个喷嘴，该喷嘴用来沿着一微滴轨迹喷射墨滴，并且该喷墨打印机将喷射的墨滴打印到承接物上，该设备包括a.至少一个气流通道，其被布置成提供沿着一部分微滴轨迹定位的不均匀空气流谱，其中，该设备接近该多个喷嘴并在承接物之前，这样该不均匀空气流谱就给承接物上喷射墨滴打印中的误差提供了补偿；以及b.用来使气流通道中的空气运动的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该气流通道基本上占用了该多个喷嘴与承接物之间的空间。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于使空气运动的装置是加压空气。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于使空气运动的装置是一旋转圆筒。
5.一种控制喷墨打印机中的错误墨滴的设备，该喷墨打印机具有多个喷嘴，该喷嘴用来沿着一微滴轨迹喷射墨滴，并且该喷墨打印机将喷射的墨滴打印到承接物上，该设备包括a.多个气流通道，其与该多个喷嘴一一对应并被布置成提供沿着一部分微滴轨迹定位的不均匀空气流谱，其中该设备接近该多个喷嘴并在承接物之前，这样该不均匀空气流谱就给承接物上喷射墨滴打印中的误差提供了补偿；以及b.用来使气流通道中的空气运动的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该气流通道为固体表面，并且压力被施加到该空气导向器上。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该气流通道包括能以高气流速度得到空气流谱的运动表面。
8.一种集成喷墨打印头，其具有一打印头顶面，该打印头顶面包括至少一个将墨滴喷射到承接物上的喷嘴，该喷墨打印头包括a)一微滴轨迹导向设备，其具有至少一个气流通道并被设置在该承接物与该打印头顶面之间，该微滴轨迹导向设备为该集成喷墨打印头的固定部分；b)一使空气流进和流出该微滴轨迹导向设备的空气源。
9.如权利要求8所述的喷墨打印头，其特征在于，该微滴轨迹导向设备包括a1)一出口；以及a2)一由壁包围的锥形区域，用来通过该出口导出气流。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该至少一个气流通道中的每一个都在每个喷嘴处相同。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该打印的墨滴在一图案中被引导到该承接物上的位置，该图案与喷墨打印机的喷嘴图案在几何学上相似。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该打印的墨滴在一图案中被引导到该承接物上的位置，该图案与喷墨打印机的喷嘴图案在几何学上不同。
全文摘要
一种控制喷墨打印机中错误墨滴的装置，该喷墨打印机具有多个喷嘴，该喷嘴用来沿着一微滴轨迹喷射墨滴并将喷射的墨滴打印到承接物上，该装置包括至少一个气流通道，其被布置成提供沿着一部分微滴轨迹定位的不均匀空气流谱，其中，该装置接近该多个喷嘴并在承接物之前，这样该不均匀空气流谱就给承接物上喷射墨滴打印中的误差提供了补偿；和用来使气流通道中的空气运动的装置。
文档编号B41J2/03GK1426897SQ0215639
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月17日 优先权日2001年12月17日
发明者G·A·豪金斯, C·N·德拉梅特, D·L·简麦雷, J·M·奇瓦勒克 申请人:伊斯曼柯达公司