喷墨打印机及其偏转板的制作方法

专利名称：喷墨打印机及其偏转板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印机，其墨滴能被充电，并被电场偏转，从而控制该墨滴的目标位置。
一般说来，这种偏转式喷墨打印机是连续喷射式打印机，其中喷墨连续不断地进行，且未用于打印的墨滴被一个捕获器捕获(通常在供墨系统中重新流通)。这样的打印机可以用于使未偏转的墨滴从喷墨头通过到达捕获器，以及使墨滴偏转离开指向捕获器的路径，以便进行打印，也可以使墨滴偏转进入捕获器并且用未偏转的墨滴进行打印。无论哪种情况，打印机的构造使得它可以使不同的墨滴产生不同程度的偏转，以提供一定范围的打印位置。
一种已知的偏转式喷墨打印机通常只有一个喷嘴，而墨滴被偏转到多种可能的打印位置。这样的打印机通常被用于打印信息和标记，诸如在输送带或其他运输机构上被输送着通过该打印头的商品和包装物(例如酸奶罐，蛋，奶盒等)、已制成的物品、包装和其他物品上打印“sell-by”(售出)日期，代码，条形码和徽标。此种设备已被公开，例如在美国专利5481288(以及WO-A-89/03768)，美国专利5126752(以及EP-A-0424008)，美国专利5434609(以及EP-A-0487259)和美国专利申请940667(以及EP-A-0531156)中，在此引用它们作为参考。在其它类型的偏转式喷墨打印机中，许多喷嘴被设置成一排，通常来自各个喷嘴的未偏转的墨滴被用于打印而偏转的墨滴被捕获器捕获(一个公共的捕获器用于所有的喷射墨滴或多个捕获器用于所有的喷射墨滴)。这类打印机通常用于打印图形。
在普通的连续喷射偏转式喷墨打印机中，墨水以完整的墨流形式离开喷嘴，然后在脱离喷嘴的一小段距离内破碎成墨滴。通常按照调制驱动信号向墨滴施加一个振动而对该喷墨过程进行调制，以便确保它以一种可控制的方式以及以一种理想的频率破碎成墨滴。在连续的墨滴从喷墨头断开的那一时刻之间的时间长度被认为是形成墨滴期间。一般说来该形成墨滴期间受该调制驱动信号的频率控制，并由该频率决定。连续墨滴从该喷墨头断开时的相位被称为墨滴分离相位。
使用导电性墨水且喷嘴处墨水的电压保持不变。一个通常被称为充电电极的电极设置在喷墨头的通道附近在墨流破碎成墨滴的地方。该充电电极上的电压在喷墨头的接近该电极的部分上感应生成电荷，并当墨滴从该喷墨头分离时，一些电荷截留在该墨滴上。设置一个偏转电极，以便产生一个对截留在该墨滴上的电荷起作用的电场，使墨滴偏离当初离开喷嘴时的方向。
在实践中，通过向用于不同墨滴的电极施加不同的电压，可使不同的墨滴偏转不同的程度，从而捕获不同墨滴上的不同数量的电荷。此外，还有人建议(例如在美国专利4122458)为不同的墨滴提供不同的电场强度。无论改变该体系的哪个方面，以使不同的墨滴不同程度地偏转，该改变必须相对于墨滴分离相位具有一个正确的相位，以便每个墨滴能被正确地偏转。因此必需实施一种操作，被称为相位调整，以便发现墨滴的分离相位。
在相位调整期间，向该电极施加一个特定的信号。选择对应于该形成墨滴的时期及其波形的特定信号的频率，使得相对于该墨滴分离相位，截留在墨滴上的电荷数量取决于该特定信号的相位。在相位调整操作中，通常可以以许多不同的相位角施加该特定信号。在相位调整期间，通过监视截留在墨滴上的电量可识别该墨滴分离相位。相位调整操作的细节可以有很多变化。美国专利5481288(及WO-A-89/03768)介绍了一种方法。美国专利3761941介绍了另一种不同的方法。
该相位调整操作取决于能检测墨滴上被捕获的电量。这样做的一种方法是在充电电极的下游预备一个通常所说的相位传感器电极。该相位传感器电极非常接近该墨滴的通路，而且当每个充电墨滴通过时，充电墨滴在该传感器电极中感应生成一个简短的电流信号。也可以沿着墨滴的通路再预备另一个电极(通常所说的一次飞行传感器电极)，距该相位传感器电极已知距离，也非常接近该墨水通路，并且充电墨滴通过它时充电墨滴会在它内部感应生成一个电流信号。通过测量这两个电极感应生成的信号之间的时间，可测量喷射速度。


图1和2分别显示了使用相位传感器电极和一次飞行传感器电极的喷墨打印头的一个例子的主要零组件的平面图和侧视图。在图1和2中，喷射是从喷墨头的喷嘴1中排出连续的墨流，并通过充电电极3中的一个窄缝。当来自喷嘴1的连续墨流位于充电电极3的窄缝中时，它破碎成墨滴。该墨水导电且该喷墨头保持固定的电压(通常为零伏特，为保持方便和安全)。该充电电极3上的电压在喷射墨水中处于充电电极窄缝中的那部分上感应生成电荷，并且当墨滴从墨流中断开时，该电荷被捕获在墨滴中。可通过改变向充电电极3施加的电压伏特数(例如在0-255V的范围内)来控制每个墨滴中被捕获的电荷数量。这样，施加在充电电极3上的充电信号即可控制该墨滴此后的偏转程度。
然后该墨滴通过相位传感器电极5，如上所述，该电极5用于检测在一次相位调整操作过程中该墨滴的电量。此后该墨滴从两个偏转电极7,9之间通过，该电极7,9基本上保持不同的电压(通常它们之间具有6-10kV的电势差)，以便形成一个强烈的电场。该电场使充电墨滴偏转，并且该偏转的程度取决于每个墨滴上的电荷数量。带有零电荷的墨滴，或只带有最小限度的电荷的墨滴将通过该电场而不发生偏转，或只有极微小的偏转，并将被捕获器11捕获。带有较高电量的墨滴将被足够大幅度地偏转，以便逃脱捕获器11继续飞行，直到它们达到要被打印的表面13，并在该表面上形成一个点。要打印的点的可能偏转路线的范围为从逃脱该捕获器11所必需的最小偏转程度到该偏转的点击打该偏转电极7之前可能偏转的最大程度。用于打印的该最大和最小的偏转路径示于图1中。
带有最小电量的墨滴，其偏转角度不足以使该墨滴逃脱捕获器11，其将通过位于偏转电极7,9和该捕获器11之间的一次飞行传感器电极15。飞行传感器电极15的时间将对应于墨滴上的电量，以便提供一个信号，如上所述，该信号和来自相位传感器电极5的信号一起可用于测量该墨滴的速度。
利用墨滴上的非常低的电量可实现该相位调整操作和飞行时间的测量(通常电荷的相反情况用于打印)，因此该墨滴仍然被捕获器11捕获。这限制了能从相位传感器电极5和飞行时间传感器电极15获得的信号的等级。为了避免这些相对小的信号被噪音淹没，该电极被设置为被传感器电极针所环绕并且与接地遮蔽圆筒绝缘。
示于图1和2中的排布方式在实践中可令人满意地操作，但是它们都有某些缺点。
首先，如图1和2所示，相位传感器电极5和飞行时间传感器电极15都占据着从喷嘴1到捕获器11之间的线路的空间，因此这些电极的存在增加了墨滴从喷嘴1到捕获器11的路径长度。当然理想的情况是能尽可能地减小该距离，因为墨水的路径长度越短，从喷嘴到墨滴的最终位置之间由墨水所引起的不稳定因素也就越少，而且还因为该路径长度越短，从打印头的末端到要被打印的表面13之间的间隙就越大，该表面13上可打印任何给定尺寸的打印字符。难以重新定位该传感器电极5，15以减小该路径长度，因为该传感器必须放在充电电极的下游以便检测充电墨滴，而且必须处于该捕获器11的上游，并且它们还必须距离该偏转电极7,9一定安全距离，以便消除施加在偏转电极7,9和所述传感器或它们的接地遮蔽上的高电压之间的电弧影响。
其次，由于相位调整和飞行时间测量而需要检测墨滴上的低电量，所以该墨滴必须非常靠近(通常0.35毫米-0.45毫米)该相位传感器电极5的顶端和该飞行时间传感器电极15。这进一步限制了制造打印头时必须严格校准，此外基本的要求是通过充电电极3中的窄缝和捕获器11正确对准地进行喷射。
第三，该相位传感器电极5上会逐渐积聚一层结块的干墨，大部分是由于喷射开始时飞溅的失去方向的墨水形成的。由于墨水路径非常接近该传感器，该传感器上只有很少的结块干墨才不会妨碍墨滴沿着正确的轨迹通过，因此该相位传感器电极5必须时常清理。
第四，如果飞溅的导电墨水击中相位传感器电极5的顶端或该飞行时间传感器电极15，该墨水的导电特性会使该传感器电极短路，与接地遮蔽相连，阻止该传感器电极检测任何信号，直到该墨水变干、不再具有导电性。可通过在传感器电极5,15的顶端上装配一个隔离盖来解决这个问题，但这增加了制造费用，并减小了电极组件和喷墨头之间的间隙。
一方面，本发明提供了一种安装在一个偏转电极上的或与一偏转电极相结合的相位传感器电极(也可以包括一次飞行传感器电极)。至少某些实施例避免或减少了至少上述某些缺陷，但是本发明不一定能减少所有的缺陷。
在一个实施例中，本发明提供了一种用于喷墨打印机的偏转板，它包含一个导电偏转电极，在该偏转电极的将朝向使用中喷墨头的侧面上设置的一个隔离层，以及一个传感器电极或者一个与该偏转电板的一部分重叠、但通过该隔离层与该电极隔开的天线。原则上，可通过使用一个象偏转电极那样的自支撑金属片层来制作该板，但首选的是改为使用一隔离基板、例如用陶瓷材料制造的基板来支撑该板，从而在该基板上依次放置偏转电极、隔离层和传感器电极。可通过例如现有技术的丝网印刷和烘焙来制作混合电路板。另一方面，本发明包括一种用于喷墨打印机的电极板的制造方法，它包含形成一个偏转电极，在其上形成一个隔离层，然后在该隔离层上形成一个传感器电极。
另一方面，本发明提供了一种带有一个偏转电极和一个传感器电极或天线的喷墨打印机，其中该传感器电极或者天线被形成在偏转电极上但通过一个隔离层与其隔开。
在使用中，该偏转电极最好保持与该传感器电极基本上相同的电压，该电压通常为电子学意义上的接地电压，传感器电极与其连接。这样，该传感器电极实质上并未影响由偏转电极形成的偏转电场。然后选择施加在其他偏转电极上的电压，以确保生成想要的偏转电场。安装有传感器电极的偏转电极以及其它偏转电极也可能在某种程度上遮蔽该传感器电极，以便尽可能减小由该传感器电极引起的噪音量。
最好，该种设置用于形成该相位传感器电极。如上所述，是否有飞行时间传感器电极是可以选择的。如果需要该飞行时间电极，则它最好也按照该方式形成在偏转电极上。
从示出的实施例的描述可知，至少本发明的某些实施例允许将该传感器电极设置在偏转电极的长度范围内，因此不需要单独的墨水路径长度来安装该传感器电极。该形成在偏转电极上的传感器电极实质上可以大于图1和2所示的那种单独的传感器电极，因此该传感器电极也就对充电墨滴更敏感。因此，它还可以进一步安装在墨水路径以外，这样对喷墨头精确校准的要求较少，而且也可以允许更多的干墨累积在该电极上而不妨碍墨水路径的正常工作。最好，该隔离层超出该传感器电极的边缘一定程度，更好的是该安装有传感器电极的偏转电极的整个表面被该隔离层所覆盖。因此，飞溅的墨水击打传感器电极或者偏转电极却不会连通该隔离层以及使该传感器电极与该偏转电极短路。也可以没有覆盖该传感器电极的隔离层，以便接触到该传感器电极的飞溅的墨水与其电连接。这样，由于该飞溅的墨水是湿的并且仍然导电，它们起到扩展该传感器电极的作用而不是电分离该覆盖层，电分离该覆盖层只能遮蔽该传感器电极并降低其灵敏度。
本发明的实施例是非限制性的例子，下面将描述实施例。为了说明实施例，将组合描述许多可选择的特性，即使对于本领域的技术人员来说它们是逻辑上可分离的，而且本发明并不要求只能按照例子所描述的组合方式给出这些可选择的特性。
图1是一个现有技术的喷墨打印头的主要零组件的平面图。
图2是一个图1的喷墨打印头的侧视图。
图3是一个对应于图1的本发明一个实施例的视图。
图4表示了图3的实施例中电极组件的朝向喷墨头的一面的情况。
图5是一个通过图4的电极组件所作的截面图。
图6表示用于控制图3-5的实施例中的电子控制器件的连接部件。
图7是一个对应于图5的、该电极组件的另一种结构的截面图。
图8是一个图7所示结构的该电极组件远离喷墨头那一面的局部图。
图9是一个该电极组件朝向喷墨头的一面的另一种设计的视图。
图10是一个图9部分的放大视图。
图11是一个在图10所示区域通过图9的电极组件所作的部分截面图。
图12是一个电极组件的另一种结构中远离喷墨头那一面的视图。
图13是一个沿着图12的线ⅩⅢ-ⅩⅢ所作的截面图。
图14显示了电极组件朝向喷墨头的一面的另一种设计。
图15显示了用于图14设计的电极组件远离喷墨头的那一面。
图16显示了电极组件朝向喷墨头的一面的另一种设计。
图17显示了电极组件朝向喷墨头的一面的另一种设计。
图18是一个通过图17电极组件的传感器电极区域所作的部分截面图。
图19是图18的另一种截面图。
图20是图18的另一种截面图。
图21从多个喷嘴彼此隔开的方向看过去示意地表示了一个多喷嘴打印机的主要元件。
图22沿一个与图21的视图成90度的方向显示该喷墨头和一个偏转电极的视图。
图23-28分别显示了图22所示的偏转电极的朝向喷墨头的一面的其它种设计。
图29显示了该电极组件的另一种结构。
图30显示了该电极组件的另一种结构。
图31是一个图30的电极组件的一个传感器电极区域的部分截面图。
图3是一个实施本发明的喷墨打印头的平面图。图4是一个图3的打印头中的电极组件的朝向喷墨头的一面的视图。该电极组件代替偏转电极9，它与图1中未偏转墨滴的路径平行。图5是一个通过图4的电极组件所作的截面图。
在该实施例中，用电极组件17代替图1中的相位传感器电极5和飞行时间传感器电极15，它还代替了一个偏转电极9。比较图3和图1可以看出，这样能缩短未偏转的墨滴从喷嘴1到达捕获器11的飞行路径。
如图4和5所示，电极组件17包含一个陶瓷板19，其上的该组件的其它部分是根据用于形成混合印刷电路板的现有技术的丝网印刷和烘焙而制成的。该陶瓷板19的每个侧面设有一个导电层21,23。如图5以及图4中虚线所示，这些导电层扩展覆盖在几乎整个陶瓷板19的各面上，但是稍微露出陶瓷板19的边缘。根据标准混合电路板制造惯例，每个导电层21,23被一个三层绝缘体25,27所覆盖。该绝缘体层的精确数量可以不同，但是最好使用复数层，以避免可能的针孔缺陷和绝缘体中的其他缝隙。该绝缘体层25,27延伸到陶瓷板19的边缘，以便完全覆盖住各自的导电层21,23。这样密封陶瓷板19朝向喷墨头的侧面上的导电层21，使其不接触飞溅的墨水。
通过在位于电极组件17的朝向喷墨头一侧的三层绝缘层25之上补缀导电材料，从而形成相位传感器电极29和飞行时间传感器电极31。它们起到天线的作用并且当墨滴通过时它们感应到墨滴上的电荷，如上所述这用于相位调整操作和测量飞行时间。
正如图4显示的，该传感器电极29,31呈椭圆形，其短轴与墨滴的飞行路径平行，且其长轴在电极组件17的宽度方向横向延伸。它们都位于电极组件17宽度方向的近乎中间，并且该电极组件17装在打印头上，因此喷射基本上是对齐每个传感器电极29,31最宽的部分进行的。这样，在充电墨滴和每个传感器电极29,31之间形成坚固的联结，以便在相位调整和飞行时间测量操作期间该传感器能提供令人满意的信号幅度。
相位传感器电极29和飞行时间传感器电极31是连接在一起的，因此它们的输出信号加载在一个共用的信号线上。通过一个处于该三层绝缘层25上的细导线33形成上述连接。为了降低通过的充电墨滴在导线33中感应生成的信号幅度，该导线靠近电极组件17的一个边缘，而不是电极组件17宽度方向的中央。另外，该导线33较细，以便既能减小墨滴在其中感应生成的信号，又能减小它所拾取的噪音量。这样，该共用信号线的输出基本上仅由上述两个传感器电极29,31所提供的脉冲构成。
位于陶瓷板19的朝向喷墨头一侧上的导电层21作为偏转电极之一。它保持固定的电压，该电压基本上与传感器电极29,31的电压相同。在导电层21和其它偏转电极7之间形成偏转电场，在导电层21和偏转电极7上施加适当的高电压，以便生成所需的电场。由于传感器电极29,31基本上与导电层21保持相同的电压，并且基本上仍然处于导电层21的平面中，因此它们不会显著地扭曲偏转电场。然而，借助于绝缘体层25，甚至在有飞溅的墨水的情况下，传感器电极29,31仍然保持与导电层21绝缘，这是因为该导电层21的固定电压将阻止通过传感器电极29,31输出任何信号。该导电层21还连接到位于陶瓷板19另一侧的另一个导电层23，并且两个导电层都形成电磁屏蔽，以便尽可能地减小来自喷墨头的发自电极组件17另一侧的电子噪音对该传感器电极29,31的影响。
正如图5显示的，在陶瓷板19中形成两个连接孔35,37。一个连接孔35形成在相位传感器电极29的后面并且将它(以及导线33和飞行时间传感器电极31)与电极组件17另一侧的一个传感器电极连接垫39连接起来。导电层21,23以及绝缘体层25,27都带有围绕该连接孔35的(最好与该连接孔35同心的)孔，并且导电层21,23中的孔比绝缘体层25,27中的孔大，因此导电层21,23与传感器电极连接垫39以及填充在连接孔35中的导电材料完全绝缘。另一个连接孔37用于将两个导电层21,23连接起来，并且它们还通过绝缘体层27中的一个孔连接到一个用于导电层的连接垫41上。
在制造过程中，连接孔35,37中填充有导电材料并且所有层都是根据传统的混合电路板制造技术通过丝网印刷和烘焙制成的。陶瓷板最好是高矾土(例如96％)陶瓷。导电层和绝缘体层是根据传统的混合电路板技术通过分别使用导电或绝缘打印材料形成的。合适的材料是由例如英国Coldharbour Lane,Frenchay,Bristol BSl61QD DupontElectronics公司提供的。该层一旦形成后，应能抵抗甲基乙基酮，因为该溶剂材料通常用作喷墨打印机的墨水。
作为尺寸规格的例子，该电极组件17可以是9或10毫米宽，30到40毫米长(该长度取决于想要的打印头的大小，而打印头的大小又取决于想要的打印特性)。该导电层21,23的边缘距离该陶瓷板19的边缘大约0.5毫米，并且距离连接孔35的边缘大约0.7毫米。绝缘体层25,27延伸到陶瓷板19的边缘，并且比连接孔35的边缘短大约0.5毫米。通过绝缘体层27、用于连接垫41的孔的直径大约1毫米。传感器电极连接垫39未被导电层21,23遮蔽，因此它可能拾取噪音。由于这个原因它应该尽可能的小，同时又应该足够大，以便能轻松地例如通过焊接与一根电线连接起来。它可以横向大约2毫米。对另一个连接垫41的尺寸要求不那么严格。该连接孔35,37的直径为0.2毫米。导线33大约0.3毫米宽，它较窄，以致于能可靠地用普通丝网印刷技术打印。为了降低该导线33的电阻，它可以作为一个双层的导电材料来打印。该丝网打印的层均为大约0.02毫米厚。该陶瓷板19为1毫米厚。该传感器电极29,31的短轴约为2毫米，并且其长轴可以是大约3毫米，甚至达到大约6毫米，例如大约4毫米或大约5毫米。该传感器电极29,31可以不是椭圆形，可以是例如矩形，其侧边的尺寸规格应对应于椭圆形的轴的尺寸规格。
在图1和2的设计中，每个传感器电极29,31的面积(根据设计的不同，基本在5-10平方毫米的范围内)比传感器电极5,15末端的检测面积大得多(例如大约0.8平方毫米)，因此可以在距喷墨头更广的范围内获得令人满意的信号强度。因此，与图1和2的打印头中喷墨头和传感器电极5,15之间大约0.35-0.45毫米的间隙相比，图4和5的电极组件17可以被安装在距离喷墨头大约例如0.5-1.5毫米、最好是0.9-1.2毫米的地方。
每个传感器电极29,31在墨滴的飞行路径方向上的长度相对地比较短，这是为了从每个传感器电极上获得一个响应于充电墨滴的敏锐的脉冲响应。选择该电极组件17在宽度方向上的尺寸范围，以便既能控制传感器电极29,31的整个面积(因此控制其灵敏度)，同时又能根据所需的误差范围相对于喷墨头来调整该电极组件17。由于每个传感器电极29,31在该电极组件17的宽度方向上的长度是增加的，因此其对充电墨滴的灵敏度也增加，但是同时它对噪音信号的灵敏度也增加了。因为传感器电极29,31的远离墨滴路径的部分对充电墨滴的感觉相对迟钝，但是对噪音却象其它部分一样地敏感，因此将传感器电极29,31在这个方向的长度增加到超出响应于充电墨滴得到足够强度的信号所需的程度是不理想的。然而，每个传感器电极29,31在这个方向上的长度越大，所能允许的电极组件17在这个方向上的定位误差也就越大，同时仍然确保传感器电极29,31与喷墨头处于相同的水平。因此该精确设计将取决于制造允许误差和打印头在任何特别的情况下的其它特性。
另外一个偏转电极7也可以是一个形成在陶瓷基板上的导电层，但是最好是一个自支撑的不锈钢板。
正如图6显示的，传感器电极29,31发出的信号被提供给一个控制电路43，如上所述，该控制电路43也向充电电极3输出一个充电信号，并且向喷墨头输出驱动信号。控制电路43也控制一个HT生成器45，用于生成作用于偏转电极7的高强度偏转电压。由导电层21形成的偏转电极连接到控制电路43和HT生成器45的地线上，结果如上所述，它保持与传感器电极29,31相同的电压。该控制电路43也接收输入信号并且向喷墨打印机的用于控制打印机的其它方面、诸如供墨系统和用于以普通方式实现打印操作的另外一部分提供输出信号。
为了尽可能减小来自传感器电极29,31的信号中的噪音数量，该控制电路43被一个同轴电缆的核心导体连接到传感器电极连接垫39上，并且该同轴电缆的遮蔽导体是接地的。为了方便，通过将同轴电缆的遮蔽导体连接到用于导电层的连接垫41上，并且将其连接到控制电路43中的地线接头，从而使导电层21,23接地。
原则上，可以从HT生成器45向导电层21,23提供固定的电压，因此，它们不处于控制电路43的接地电压。在这种情况下，通过在传感器电极连接垫39和控制电路43之间的连接线处设置一个直流水平转换电容器，该传感器电极29,31可在与导电层21,23相同的电压上浮动。然而，HT生成器电路也易于生成电子噪音，其输出HT电压可以有例如10伏特的叠加波动。由于导电层21和传感器电极29,31之间的紧密联结，施加在导电层21上的电压中的任何电子噪音或波动都会被传感器电极29,31拾取起来，而该噪音或波动可以淹没充电墨滴所感应生成的信号。由于这个原因，最好如图6所示，使该导电层21接地。
图7显示了一个通过电极组件17所作的截面图，该电极组件17是图5的一种替代方式，它更简单并且更便宜。在图7中，没有在陶瓷板19远离喷墨头的侧面上设置绝缘体层27。该侧面上的导电层23暴露在外面。该绝缘体层的主要目的是确保飞溅的墨水不接触到导电层21,23。在远离喷墨头的侧面上设置绝缘体层27不太重要，这是由于飞溅的墨水不太可能达到电极组件17的这个侧面。结果，传感器电极连接垫39直接形成在陶瓷板19上，并且略去用于该导电层的连接垫41。通过与该导电层23上的任意方便的点相连接，即可形成与该导电层21,23的电连接。
图8是图7中电极组件17的远离喷墨头、接近传感器电板连接垫39的一面的局部图。既然绝缘体层27是不存在的，在导电层23中设置一个孔，以使它与传感器电极连接垫39隔开。导电层23和传感器电极连接垫39可被设置在同一布线图层，并且在同一丝网印刷操作中印刷，因为它们不重叠，没有插入层，并且它们可用相同的材料制造。与图5的结构相比，这降低了制造成本。
图9显示了电极组件17朝向喷墨头的一面的另外一种设计，作为图4的一种替代方法。在这种设计中，连接孔35形成在导线33的位置，而不是形成在相位传感器电极29处。图10是图9围绕连接孔35的部分的放大视图。图11是通过电极组件17的该连接孔35区域所作的截面图的局部图。该不同的层和间隔具有如上所述的尺寸规格。绝缘体层25中的孔比导线33宽，以使该孔的边缘在图9和10中是可见的。导电层21中的该孔的边缘用图9和10中的虚线表示。连接孔35和传感器电极连接垫39最好位于导线33的中间，以使任何当充电墨滴通过传感器电极连接垫39时感应生成的虚假信号都能与传感器电极29,31发出的信号区分开。
在电极组件17的另一个变通设计中，该电极组件朝向喷墨头的一面显示在图9中，其它面显示在图12中，图13显示了一个通过线ⅩⅢ-ⅩⅢ所作的截面图。在这个实施例中，传感器电极连接垫39形成在远离喷墨头的一面的中间，并且通过一个短导线75连接到连接孔35。该导电层23具有一个围绕连接孔35延伸的孔，如图12中的虚线所示，导线75和传感器电极连接垫39没有任何电接触。
在该设计中，在电极组件17远离喷墨头的一个侧面上设置一层绝缘体层27，它覆盖连接孔35和导线75，其中有一个孔围绕着传感器电极连接垫39。仅仅使用一层绝缘体层27，这是因为它的作用主要是保护该导电层而不是在它们之间形成电隔离。
在该设计中，两个圆柱状的突起77,79焊合在电极组件17远离喷墨头的一面上，并且每个突起中形成有一个螺纹孔81,83。这些孔81,83能被用于将电极组件17栓在该打印头上的一个配件上,从而可以简便的方式安装该电极组件17。
为了使电极组件17上的连接垫适合于每个将要焊合在其上的突起77,79，可以在绝缘体层27上补缀一个附加的导电层。然而，最好是该连接垫形成在突起77,79中的至少一个之上，而不是在绝缘体层27上形成一个孔，以便露出导电层23的圆盘状的一部分，各突起77或79可焊合在其上。突起77,79可方便地由铜制成或由镀锡的金属制成，因此它是导电的。通过将突起之一直接地焊合在该导电层23之上，该突起形成一个电连接，用于该传感器电极的同轴电缆的遮蔽导体可以连接在其上，以便与该导电层21,23形成电连接。
图14显示了该电极组件17朝向喷墨头的一面的另外一种变通设计。在该设计中，导线33直接地形成在陶瓷板19远离该喷墨头的侧面上，并且它通过每个传感器电极29,31上的各自的连接孔35a,35b连接到该相位传感器电极29和飞行时间传感器电极31。图15显示了在该设计中，电极组件17远离喷墨头的一面。为了避免导线33和导电层23之间的连接，在导电层23中设置一个围绕导线33延伸的延长孔。在该设计中，导线33与充电墨滴形成更好的遮蔽，从而减少了从传感器电极29,31到控制电路43的信号中的噪音源。然而，导线33不再与从电极组件17远离喷墨头的一侧发出的其它噪音形成遮蔽，因此供入控制电路43的信号中的噪音级增加了。这种设计是否理想取决于来自各噪音源的噪音的相对强度。
图16是电极组件17朝向喷墨头的一面的另一种变通设计的视图。图16的设计实质上不同于图4,9,14的设计，由于图16中没有设置相位传感器电极29和飞行时间传感器电极31，而是改为设置了一个沿电极组件17大部分长度延伸的长条形传感器电极47。
在图4,9和14的设计中，当充电墨滴通过相位传感器电极29时，它发出一个信号脉冲，当它通过飞行时间传感器电极31时，它发出另外一个信号脉冲，而当充电墨滴从相位传感器电极29向飞行时间传感器电极31飞行时，即使有的话，它也仅发出一个微细的信号。两个脉冲之间的时间可用于测量飞行的时间。在图16的设计中，充电墨滴与传感器电极47结合，只要它沿着传感器电极47的长度方向飞行，它就会相应地发出一个信号。当墨滴到达并与传感器电极47的第一端对齐时，充电墨滴和传感器电极47之间的联结开始了，并且在第一方向感应生成一个信号脉冲。当墨滴到达传感器电极的另一端，传感器电极47和该墨滴之间的联结终了，并且在相反的方向感应生成一个信号脉冲。飞行时间是通过两个相反方向的脉冲之间的时间计算出来的。实际上，脉冲之间的时间并不完全等于充电墨滴在传感器电极47的长度上飞行所用的时间，实际的飞行时间和测量时间之间的相互关系最好预先通过实验的方式确定下来。
但是，当充电墨滴和传感器电极47之间的联结开始时，感应生成的第一脉冲信号并不是简单地衰退到零，而是后面跟着一个负脉冲信号槽。在某些设计中，在该信号级返回零之前，该负脉冲信号槽能够持续足够长的时间，以致于当墨滴与传感器电极47的结合停止时所产生的相反方向的脉冲与该持续足够长的时间的负脉冲信号槽相结合，使得下一个脉冲难以被探测。由于这个原因，图16的设计不如图4,9和14的设计好。目前，图9,12和13的设计是最好的。
如果不想测量飞行时间，或使用了另一种测量方法，可省略该飞行时间传感器电极31。在这种情况下适用于图16的设计，因为仅仅需要一个相位传感器电极，而该图16的设计可有效地检测墨滴是否被充电。如果省略该飞行时间传感器电极31而只有相位传感器电极29，则相位传感器电极29可以设置在沿该电极组件17长度方向的任意一点上。然而，象在图4,9和14中所示的，最好还是将其设置在接近电极组件17朝向充电电极3的一端，以便缩短在相位调整操作过程中墨滴从充电电极3到达相位传感器电极29所用的时间，并且缩短该操作所用的总的时间。
图17显示了根据图9的设计但以一种稍微不同的方式制成的电极组件17的一面，而图18是一个在传感器电极29,31之一的区域通过该电极组件所作的截面图。虽然显示的是图9的设计，但该制造技术可被用于任意一种该组件的面的其它设计。
在图17和18中，导电层21不在传感器电极29,31和导线33之后延伸。该导电层21的样式如图17所示，以便接近传感器电极29,31和导线33，但却比它们短一个细小的缝隙。这使得传感器电极29,31和导线33能被设置在同一布线图层上，并且用相同的丝网印刷操作印刷，象导电层21一样简化了制造工艺。传感器电极29,31与导电层21绝缘，因为它们不接触，并且陶瓷板19是一个电绝缘体。为避免飞溅的墨水使传感器电极29,31与导电层21短路，在导电层21上设置一层绝缘体层25。该绝缘体层25并不超过传感器电极29,31，但是它停在传感器电极29,31和导电层21之间的缝隙中。然而，绝缘体层25的层确实延伸超过该导线33。
在该设计中，绝缘体层25并未在传感器电极29,31和导电层21之间形成永久的隔离，而是仅使得导电层21与飞溅的墨水绝缘，飞溅的墨水还接触了传感器电极29,31之一。因此，在该构造中，绝缘体25所形成的隔离的质量是不太重要的，因此绝缘体的层数可以任意减少。图18仅仅显示了一层绝缘体层25。另外，在绝缘体层25中设置位于每个传感器电极29,31上的缝隙，使得飞溅的墨水与传感器电极29,31实现电接触，对于这个目的它是不重要的，每个传感器电极29,31的整个区域都是暴露的。因此，绝缘体层25可以稍微地重叠在传感器电极29,31之上，这使得连续的丝网印刷层之间的对齐更加容易。
图19和20是对应于图18的改变了构造的截面图。图19中根本没有绝缘体层25。在图20中，绝缘体层25横向延伸过传感器电极29,31以及导电层21。然而，这些设计不是最好的。在图19的设置中，既接触传感器电极29,31又接触导电层21的飞溅的墨水通过使传感器电极与导电层21短路而使该传感器无效，直到该墨水干燥。在图20的设置中，由于墨水不与传感器电连接，传感器电极29,31上的飞溅的墨水将使传感器“变失效”，直到该墨水变干并且停止导电。
在上述所有结构中，电极组件远离喷墨头的侧面上的导电层23是可以选择的，正如覆盖它的绝缘体层27。因此，图18示出了导电层23和绝缘体27。图19显示了导电层23而没有绝缘体27，而在图20中既没有导电层23也没有绝缘体27。然而，通常优选导电层23，因为它有助于使传感器电极29,31遮蔽从偏转电极所覆盖的区域外部发出的噪音。哪里有导电层23，最好也设置绝缘体27，以便形成一个保护层。在图17的构造中，组件朝向喷墨头的侧面上的导电层21不在传感器电极29,31之后延伸，此时该组件另外一侧的该导电层23是特别优选的，因为否则传感器电极29,31将实质上没有任何屏蔽。
图21是一个从与喷墨头的间隔的方向平行的方向看去的、实施本发明的多个喷嘴的图形偏转型喷墨打印机的示意图。图22是一个从与图21的视角成90度的方向看去的图21中打印机的该喷嘴、充电电极、捕获器和一个偏转板的示意图。图21和22中的打印机带有一排喷嘴49，形成一个阵列的平行喷嘴，指向要打印的表面51。喷嘴49的下游紧跟着设置有一排充电电极53，每个墨流在各自的充电电极53的作用下分离成墨滴。从各自的喷嘴排出的墨滴随后通过一个由一对偏转电极55，57形成的偏转电场。正如在图22中看到的，打印机并未为每个喷嘴设置偏转电极，而是每个偏转电极连续地延伸经过喷嘴阵列，以便成为所有喷嘴的公共电极。在打印过程中，未充电的墨滴通过偏转电场而没有偏转，从而击打在要打印的表面51上，在那上面形成一个点。所需的不击打表面51的墨滴是充电的并且偏转进入一个捕获器59中，该捕获器偏离未偏转的墨滴所经过的路径。如图22所示，为所有的喷嘴设置一个公共的捕获器，当然也可以有多个捕获器。
最好在充电电极53上没有任何信号的情况下开始喷墨，而一旦喷墨稳定运行，则仅施加充电信号。为了在开始喷射时捕获最初的未充电墨滴，启动捕获器59，使捕获器可移动到图21中的虚线所示的联机位置，其中该捕获器处于未偏转墨滴的飞行路径中。当喷射稳定运行时，向所有喷嘴的充电电极53施加一个充电信号(例如100V)，使墨滴偏转到正常的、图21中实线所示的捕获器59的偏移位置，而捕获器移动到该位置。捕获器59可以足够宽，以便即使当它处于联机位置时，它也可以捕获偏转墨滴。在这种情况下，墨滴被偏转，于是该捕获器撤回到其偏移位置，以使它不再捕获未偏转的墨滴。捕获器59也可以在向充电电极53施加偏转电压的同时移动，而以一定的速率形成该偏转电压的前缘，使得该偏转速率的增加匹配于捕获器运动的速度。另一种替代方法是可以设置两个捕获器。一个捕获器永久地设置在图21中的实线所示的位置上。另一个捕获器在图21中虚线所示的位置和其处于未偏转墨滴的路径之外的缩回位置例如偏转电极55的线上方(图21中)之间是可以移动的。
如上所述地进行相位调整，在充电电极53上使用低电压，以使充电墨滴在相位调整期间只是轻微地偏转，当捕获器59处于图21中虚线所示的位置时，充电墨滴和未充电墨滴在相位调整操作过程中都被该捕获器59捕获。
与未偏转墨滴平行延伸的偏转电极55由一个电极组件和相位传感器电极61构成，其中的电极组件具有一个陶瓷板，一个导电层，以便形成该偏转电极，该偏转电极55可参照图3-20以如上所述相同的方式制造。然而，该偏转电极55比图3-20的电极宽得多，因为该偏转电极55延伸经过一个喷嘴阵列，而不是仅仅一个喷嘴。以与图4-15和17中相位传感器电极29相同的方式为阵列中的每个喷嘴设置一个单独的相位传感器电极61。因此，每个喷嘴可以利用它们各自的相位传感器电极61独立地进行相位调整。将该各个相位传感器电极61发出的信号通过各自的同轴电缆提供给控制电路，该同轴电缆连接到偏转电极55背面的各自的传感器电极连接垫上，并且如参照图3-20所述的，每个传感器电极连接垫通过一个孔连接到各自的相位传感器电极61。
每个喷嘴具有一个单独的相位传感器电极61的图22所示电极设计要求有一个单独的信号电缆连接到每一个相位传感器电极61上，并且对于每个信号线必须设置具有适当的信号接收电路，诸如放大器和缓冲区的控制电子器件。这样的设计制造起来可能是困难和昂贵的。为了减小必需的配线数量和信号处理电路的数量，可以使用如图23所示的一种替代方法的电极设计。在图23的电极设计中，单独的相位传感器电极阵列61被替换为单个连续的长条形相位传感器电极63。该相位传感器电极63将提供一个信号，该信号响应于喷嘴阵列49提供的墨滴中的任何一滴上的电荷。为了对一个特定的喷嘴49进行相位调整操作，仅向该要进行喷墨相位调整的充电电极53施加用于相位调整的特定充电电极信号，而所有其它充电电极保持接地，使得任何其它喷射墨滴上的电荷没有被捕获。这确保了只有被相位调整的喷射才产生来自相位传感器电极63的信号。结果，使用图23的电极设计，一次只能在一个墨滴中实现相位调整操作，因此利用该设计虽然配线和电路简化了，但相位调整操作需要更长的时间。
图22和23的电极设计不包含任何用于测量飞行时间的传感器电极。图24显示了一种类似于图23的电极设计，但是区别在于长条形的相位传感器电极63设置在接近偏转电极55的上游边缘(朝向喷嘴49的边缘)，一个长条形的飞行时间传感器电极65设置在接近该偏转电极55的下游边缘(朝向捕获器59的边缘)。这使得如上所述通过检测充电墨滴从相位传感器电极63到达飞行时间传感器电极65所用的时间能够测算出喷射的速度。以与图4的设计相似的方式，利用偏转电极55朝向喷墨头的一面上的导体线67可将相位传感器电极63和飞行时间传感器电极65连接在一起。如图24所示，导线67远离传感器电极63,65的每端延伸，以便伸出到由喷嘴阵列所覆盖的区域之外。作为另一种可替换的方案，可以与图14和15的设计相似的方式在偏转电极55的远离喷嘴的一面上设置一个或者多个导线67。作为另一种可替换的方案，可以设置用于相位传感器电极63和飞行时间传感器电极65的单独的传感器电极连接垫，并且可将单独的同轴电缆焊接在各自的连接垫上，可以在任何方便的地方连接该电缆，以便形成一个共用的信号线。
虽然图中没有示出，对于每个喷嘴还可以与图22的相位传感器电极61相似的方式设置一个单独的飞行时间传感器电极。在这种情况下，也可以通过偏转电极55的朝向喷嘴的一面上的导线将每个单独的飞行时间传感器电极连接到各自的相位传感器电极61上，该导线不应太过接近喷嘴，以致于它们接收到来自充电墨滴的信号。因此，应使用另一种可替换的方案，诸如偏转电极55其它面上的导线或者单独的同轴电缆。
图23和24所示的充电墨滴和长条形传感器电极之间的电容联结的程度只是稍微大于图22设计中的充电墨滴和相应的单独相位传感器电极61之间的电容联结程度，因此，该来自长条形传感器电极的信号的强度只是稍微大一点。然而，一个长条形传感器电极的面积比图22中的一个单独的相位传感器电极61的面积大得多，因此它拾取的噪音量也大得多。因此，图23和24的设计中其信噪比比图22的设计差，而且需要更多的时间完成所有喷嘴的相位调整操作。图25显示了一种可替换的方案，其中该长条形的相位传感器电极63和长条形的飞行时间传感器电极65都被分成两个半长条，每个半长条占几乎喷嘴总长的一半。图25中设计的信噪比是传感器电极63,65的大致两倍。另外，利用图25的设计，可以同时对两个喷嘴进行相位调整操作，一个喷嘴利用一个半长条，从而将对所有的喷射进行相位调整操作必需的时间节省了一半。
图25所示使用分开的传感器电极长条，如果需要，可用于将每个传感器电极63,65分成三部分或者更多部分，而不是图中所示的分成两部分。由于每个长条被分成更多的部分，因此需要更多的配线和更多的传感器电子器件，但是信噪比增加了而且对所有的喷射进行相位调整操作所需的时间减少了。每个传感器电极长条可被分成任意想要数量个部分，例如从图23和24的一个连续长条到图22所示为每个喷嘴都设置一个单独的传感器电极。
如果认为所有的喷射实质上具有相同的飞行时间，可以利用一个带有一半长度的传感器电极长条的偏转电极55的设计来完成相位调整操作并且获得飞行时间的信息，但是如图26所示的，省略对角的相对的两个半长条，只利用图25的设计的传感器电极总面积的一半。在图26中，第一个半长条69跨越喷嘴总长的一半，并且接近该偏转电极55的上游边缘。第二个半长条传感器电极71跨越喷嘴总长的另一半，接近该偏转电极55的下游边缘。图26也显示了两个相邻的喷嘴线，一个通过该第一个半长条传感器电极69，而另一个通过该第二个半长条传感器电极71，示出所有的喷射均通过半长条传感器电极69,71中的一个，但是没有一个喷射同时通过两个半长条传感器电极69,71。
利用图26的设计，以这种正常的方式利用两个半长条传感器电极69,71来完成相位调整。使用沿着偏转电极55下游边缘的半长条传感器电极71，该相位调整操作可能慢一点，由于相对于到达靠近该偏转电极55上游边缘的传感器电极69所需的时间而言，每个墨滴需要更长的时间从各自的充电电极53到达该传感器电极71。为了利用该设计测量飞行时间，向所有的充电电极53或者也可以向用于每半个喷嘴阵列中的一个或者一些喷嘴的充电电极53施加一个充电脉冲，以便在充电墨滴通过偏转电极55的上游边缘之后，在该传感器电极69的一半长度中感应生成一个信号，而刚好在该充电墨滴达到该偏转电极55的下游侧之前，在该传感器电极71的一半长度中感应生成一个信号。飞行时间被测算为在这两个传感器电极69,71上的信号生成之间的时间。
利用图26的设计，假定所有喷嘴的充电墨滴彼此同时地穿过传感器电极69,71的线，据此进行飞行时间的测量，从而使得从不同的喷嘴获得的信号可以比较。作为另一种可替换的方案，图27示出了一种设计，其中图26的每个传感器电极69,71在喷嘴阵列当中被轻微地扩展，使得图27所示的一个喷射同时通过两个传感器电极69,71。在这种情况下，只需在用于该特定喷嘴的充电电极53上施加一个充电脉冲，即可测量飞行时间，该充电脉冲通过两个传感器电极69,71。
图28还显示了该偏转电极55的另一种设计。在该设计中，设置一个对角横向穿过该偏转电极55的长条形传感器电板73。对每次喷射依次进行相位调整操作时，该传感器电极73以与使用图23中相位传感器电极63相似的方式被用作一个相位传感器电极。然而，与图23的设计不同，使用与图26的设计所用的方法相似的方法，图28的设计可用于测量飞行时间。如果仅向喷嘴中的两个喷嘴的充电电极53施加充电脉冲，最好喷嘴处于该阵列的相反端，由于传感器电极73的对角线位置，来自一个喷嘴的充电墨滴将在另一个喷嘴的充电墨滴之前越过传感器电极73。这两个喷射的充电墨滴所产生的信号脉冲之间的时间即可用于测量飞行时间。
没有提供图22-26的电极设计的截面图，因为图5,7,11,13和18-20的结构和截面图全部能够应用于这些设计。
与单喷嘴打印机相比，在多喷嘴打印机中，偏转电极55,57的位置彼此更近，并且采用一个更低的偏转电压差。因此，倘若使用一个接近该偏转电极上游(相对于喷嘴)边缘的传感器电极完成相位调整操作，则该传感器电极可以位于上部偏转电极55上也可以位于下部偏转电极57上(在图21中)。如果需要，还可以通过在所有的充电电极53上施加一个连续的电压(例如100V)，在它们的正常偏移操作位置，使所有的墨滴偏转进入捕获器59，并且在该连续电压上叠加一个小的附加信号，在相位调整操作过程中在检测的电荷中形成变化，从而进行相位调整操作。如果还想在其正常偏移操作位置上利用捕获器59测量飞行时间，最好在下部偏转电极57上(在图21中)设置一个传感器电极。方便之处在于利用位于其打印位置的捕获器59可进行相位调整操作，并且可随意地监视飞行时间，因为在这种情况下完成这些操作可以不中断打印(因为捕获器59不一定要被移动)，因此在打印机的正常操作期间可重复进行上述操作。
为了在其打印位置(如图21中实线所示)使用捕获器59进行相位调整或测量飞行时间，该喷射速度必需足够接近正确值，以致在该位置时，充电电极53上的连续电压在有和没有该微小附加信号的情况下都能有效的使墨滴确实偏转进入捕获器59。当最初开始喷射时如果不能达到该喷射速度，可在另一个偏转电极57上设置的一个传感器电极或多个电极以外，在与该未偏转墨滴相邻的上部偏转电极55上(图21中)形成一个传感器电极，用于测量飞行时间。在开始喷射之后，向该充电电极53施加一个持续几个墨滴时间的低级脉冲(例如10V持续125μs)，同时捕获器59仍然处于其图21中虚线所示的位置。然后使用该位于上部偏转电极55上面(在图21中)的传感器电极来测量飞行时间，并且调整喷射速度(例如通过向墨水中增加溶剂或改变墨水压力)直到它们达到正确值。然后向充电电极53施加连续的高电压(例如100V)，使喷射偏转进入图21中实线所示的捕获器59的偏移位置，并且将捕获器移动到该位置。从那时开始使用位于下部偏转电极57上(在图21中)的传感器。
在图中示出的实施例中，偏转电极组件17或55包含一个陶瓷板19作为支撑基板，由于其电隔离能力和它的抵抗烘焙步骤中加热的能力，它是混合电路板制造中常用的基板材料。然而，不一定使用这样的基板，可用任意方便的方法形成该导电偏转电极，一个或多个导电传感器电极，以及它们之间的隔离物。如果使用一个金属板作为支撑基板，也可以形成该偏转电极，因此不必要为该偏转电极设置一个单独的导电层。
在一个或多个传感器电极和该偏转电极之间的隔离物的厚度不重要，但是最好该厚度小于0.5毫米，以便保持电极之间的电容联结并且通过该偏转电极有效地形成遮蔽。所述一个或多个传感器电极的厚度也是不重要的，但是最好要么该厚度不超过0.5毫米，要么该一个或多个传感器电极凹入偏转电极中，以便限制该一个或多个传感器电极从偏转电极表面凸出的程度。
可以使用传统的包铜玻璃纤维基板的电路板制造技术来制造该电极组件。然而，在这样的技术中，以下述方式制造一个导电层，即通常开始使用一个完整的铜包覆层，然后通过蚀刻除去不必要的铜。这个过程会在剩余的铜上留下锐利的边缘。这样锐利的边缘应该要么是绝缘的，要么是平滑的，以避免在静电偏转电场中形成火花。
也可以通过开始使用一个不锈钢偏转电极板，正如图1和2中所使用的，并且例如通过电泳沉积一层丙烯酸环氧树脂或搪瓷，或者通过涂布或浸涂，或以其他任意方便的方式形成一个隔离层来包覆它，如果有必要再放入烤箱中固化，从而制成该电极组件。传感器电极则可通过将适当成形的背部带胶的铜箔片粘贴在绝缘偏转板的表面而制成。用于每个传感器电极的该铜箔片可围绕该电极的边缘扩展到达另一面，从而制成用于该信号线的连接垫。
可通过对如图1和2所使用的传统的金属偏转电极板进行非常简单的修改而形成本发明的实施例，但是这样的实施例工作起来不如前面所示出的那些实施例。例如，如图29所示，可对现有技术的金属偏转电极板9进行改变，即通过将金属丝85接近其形成一个传感器电极的一端环绕，如果相位传感器电极和飞行时间传感器电极都需要的话，也可以接近于这两端进行环绕。为了使该金属丝85与偏转电极9绝缘，可以在卷绕金属丝85之前围绕偏转电极9放置一块隔离材料。或者，可以使用绝缘金属丝。在这种情况下，最好使用具有非常薄的瓷漆隔离层的金属丝，正如通常用于卷绕变压器的那种金属丝，而不是带有大的PVC隔离层的金属丝。
图30和31显示了另一种可能的结构。在这种情况下，使用环绕的、并且与接地遮蔽圆筒绝缘的传感器电极针形成相位传感器电极29和该飞行时间传感器电极31，类似于那些用于形成已知的图1和2所示传感器电极的传感器电极针。该传感器电极29,31的末端基本上与偏转电极9朝向喷嘴的那一面齐平。通过在偏转电极9中需要传感器电极29,31的位置上钻取适当直径的孔，再将偏转电极9正面向下地放置在表面上，并且从后面插入遮蔽传感器电极组件，使得其前表面是对齐的，从而可形成图30和31的结构。图31显示了一个通过最终结构，在传感器电极29,31的区域所作的截面图。如图31所示，遮蔽圆筒87可被焊接在偏转电极9的后表面89上，以确保传感器电极组件固定在偏转电极上。中心针91形成传感器电极本身，它通过一个绝缘体层93与该遮蔽圆筒87和偏转电极9绝缘。
与图1和2的构造一样，该设计的缺点在于飞溅的墨水接触到传感器电极29,31之一，这将使针91与遮蔽圆筒87短路(也同样与偏转电极9短路)。这种现象可通过使一个绝缘体薄层覆盖在偏转电极9的前表面上来避免，但是该薄层也将覆盖针91的末端，因此飞溅在传感器电极上的墨水将会使该传感器电极“变失效”。
如果用与图1和2中的传感器电极5,15中相同直径的针91形成图30和31的结构，为了获得一个足够优良的信号，该墨滴将不得不非常接近该传感器电极，因此需要精确的喷射校准，而缺点也将同时出现，即结块的干墨水层将会干扰墨滴。然而，优点在于减少了墨路的长度，这是因为传感器电极29,31处于该偏转电极9的长度内部。
另外，在该针91的直径的一定范围内，被环绕并且与遮蔽圆筒绝缘的中心针的设置方式可应用于商业，因此可以在图30和31的构造中使用更大直径的针，以便传感器电极的面积更大。由于如上所述的优点，传感器电极29,31和偏转电极9可以更加远离喷射墨流。在图1和2的已知结构中未使用大直径的针，因为它们增加了传感器电极的总的直径，因而增加了墨路的长度。
虽然有多种方式制造电极组件，使用混合电路板制造技术目前是最好的方法，由于这样既可方便地将该组件一面上的传感器电极连接到另一面上的连接垫，形成传感器电极的导电层又能抵抗甲基乙基酮类。虽然在其它技术中使用的可接受的材料借助于一层适当的胶囊材料也不怕甲基乙基酮类的腐蚀，但是这样导致一层绝缘层覆盖住传感器电极，不良的结果在于，飞溅的导电墨水会妨碍传感器电极对充电墨滴的响应。
已经通过图例说明了特征的各种选择性的设计和组合，但是本领域的普通技术人员清楚许多其它方式组合特征以及本发明的实施例，且本发明不限于所述实施例，特征可以交换组合，而不同于那些示出的实施例。
权利要求
1．一种用于静电偏转型喷墨打印机的电极组件，包含一个偏转电极；和一个位于该偏转电极的区域内部的、并且与该偏转电极绝缘的传感器电极。
2．一种如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，它还包含一个绝缘支承基板，该偏转电极为位于该支承基板上的一层导电材料。
3．一种如权利要求2所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极是位于该支承基板上的一层导电材料，设置该偏转电极和该传感器电极的样式以便它们不重叠。
4．一种如权利要求3所述的电极组件，其特征在于，它包含一层位于该偏转电极上的绝缘层。
5．一种如权利要求1所述的电极组件，其特征在于，该偏转电极包含一个导电的支承基板。
6．一种如权利要求1,2和5中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它包含一层位于该偏转电极上的绝缘层，该传感器电极处于该绝缘层之上。
7．一种如权利要求6所述的电极组件，其特征在于，该绝缘层基本上覆盖住偏转电极上设有传感器电极的那一面的整个表面。
8．一种如前述权利要求中任意一个所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极通过一个贯穿该电极组件的孔自该传感器电极连接到一个用于一导体的连接区域，该连接区域位于该电极组件的相反侧。
9．一种如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，该孔设置在该传感器电极的位置上。
10．一种如权利要求8所述的电极组件，其特征在于，该孔与该传感器电极隔开，且该传感器电极通过一个与该偏转电极绝缘的导电线连接到该孔。
11．一种如前述权利要求中任意一个所述的电极组件，其特征在于，在该偏转电极的区域内部再设置一个传感器电极，且该传感器电极与该偏转电极绝缘。
12．一种如权利要求11所述的电极组件，其特征在于，所述传感器电极是电连接在一起的。
13．一种如前述权利要求中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴喷墨打印机，而且该传感器电极延伸经过多个使用中的喷射墨流的路径。
14．一种如前述权利要求中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而该传感器电极从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边连续地延伸。
15．一种如权利要求1-13中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而多个传感器电极中的每一个从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边延伸一相应的部分。
16．一种如权利要求14或者15所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上对角地横向穿过该偏转电极延伸(图28)。
17．一种如权利要求14或15所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上平行于偏转电极的第三边延伸，该第三边在第一边和第二边之间延伸(图23到27)。
18．一种当权利要求17引用权利要求15时如权利要求17所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极彼此成直线延伸。
19．一种如权利要求18所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极基本上靠近该偏转电极的第三边延伸。
20．一种当权利要求17引用权利要求15时如权利要求17所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极包含一个第一传感器电极和一个第二传感器电极，它们在从该偏转电极的第一边到该偏转电极的第二边的方向上彼此偏置，并且在从该偏转电极的第三边到该偏转电极的与该第三边相反的第四边的方向上也彼此偏置(图26和27)。
21．一种如权利要求20所述的电极组件，其特征在于，还包含一个与该第一传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第三传感器电极和一个与该第二传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第四传感器电极(图25)。
22．一种如权利要求21所述的电极组件，其特征在于，该第一传感器电极电连接到该第四传感器电极上，而该第二传感器电极电连接到该第三传感器电极上。
23．一种喷墨式打印机，包含一种如前述权利要求中任意一个所述的电极组件；另一个偏转电极；至少一个充电电极；至少一个喷嘴，用于通过该充电电极、在偏转电极之间并通过该传感器电极排出喷射墨流；以及一个控制电路，用于在该偏转电极之间施加偏转电位差，向该充电电极施加充电电压，并从该传感器电极接受信号，该控制电路用于执行一个相位调整操作，其中利用该传感器电极检测有无充电墨滴。
24．一种如权利要求23所述的喷墨式打印机，其特征在于，在施加偏转电位差的过程中，该电极组件的偏转电极保持在基本上与该传感器电极的静止电压相同的电压。
25．一种如权利要求23或24所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件的偏转电极连接到该控制电路的接地导体上。
26．一种如权利要求23-25中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件如权利要求11,12,20,21和22中任意一个所述，并且该控制电路用于测量充电墨滴从其中一个传感器电极的位置到其他传感器电极的位置的飞行时间。
27．一种如权利要求23-26中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，它具有多个喷嘴用于喷射墨滴阵列。
28．一种用于静电偏转型喷墨打印机的电极组件，包含一个绝缘支承基板；一个形成为位于该支承基板上的一层导电材料的偏转电极；一个位于该偏转电极的区域内部的并且与该偏转电极绝缘的传感器电极；以及一个位于该电极组件相反侧上的从偏转电极连接到一个导体的导电材料区域，用于向该偏转电极提供一个电压，在该电极组件相反侧的导电材料区域通过一个贯穿基板的孔连接到该偏转电极上。
29．一种如权利要求28所述的电极组件，包含一个用于该传感器电极的电磁屏蔽，该电磁屏蔽为位于所述电极组件相反侧上的一层导电材料，该电磁屏蔽通过所述贯穿基板的孔连接到该偏转电极上。
30．一种用于静电偏转型喷墨打印机的电极组件，包含一个绝缘支承基板；一个设置为位于该支承基板上的一层导电材料的偏转电极；一个位于该偏转电极区域内部的并且与该偏转电极绝缘的传感器电极；以及一个用于该传感器电极的电磁屏蔽，该电磁屏蔽设置为从该偏转电极位于电极组件的相反侧上的一层导电材料，该电磁屏蔽通过一个贯穿基板的孔连接到该偏转电极上。
31．一种如权利要求30所述的电极组件，其特征在于，包含一个位于该电极组件的所述相反侧上的并且通过所述贯穿基板的孔连接到该偏转电极的导电材料区域，该导电材料区域用于连接至一个导体，该导体用于向该偏转电极提供一个电压。
32．一种如权利要求29或31所述的电极组件，其特征在于，提供电磁屏蔽的该导电材料层还形成用于连接至一个导体的所述导电材料区域，用于向该偏转电极提供电压。
33．一种如权利要求29或31中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它包含一个位于该电磁屏蔽上的绝缘层，用于连接至一个导体的所述导电材料区域设置在该绝缘层上，并且通过一个位于绝缘层内的孔连接到该电磁屏蔽上。
34．一种静电偏转式喷墨打印机，包含一个电极组件，该电极组件包含一个第一偏转电极和一个位于该第一偏转电极区域内部并且与该第一偏转电极绝缘的传感器电极；一个第二偏转电极；至少一个充电电极；至少一个用于喷射墨流、使其通过充电电极、第一和第二偏转电极之间然后再经过传感器电极的喷嘴；以及一个用于在偏转电极之间施加偏转电位差、向该充电电极施加充电电压、并且接收来自传感器电极的信号的控制电路，该控制电路用于执行相位调整操作，其中该传感器电极用于检测有无充电墨滴，该第一偏转电极连接到该控制电路的一个接地导体上。
35．一种静电偏转式喷墨打印机，包含一个电极组件，该电极组件包含一个第一偏转电极和一个位于该第一偏转电极区域内部并且与该第一偏转电极绝缘的传感器电极；一个第二偏转电极；至少一个充电电极；至少一个喷嘴，用于喷射墨流，使其通过充电电极、该第一和第二偏转电极之间、并且经过该传感器电极；以及一个控制电路，用于在该偏转电极之间施加一个偏转电位差，向充电电极施加一个充电电压，并且接收来自该传感器电极的信号，该控制电路用于执行相位调整操作，其中用该传感器电极检测有无充电墨滴，该第一偏转电极连接到该控制电路的一个偏转电压生成器电路上，以便接受一个不同于该控制电路的接地电压的电压。
36．一种如权利要求34或者35所述的喷墨式打印机，其特征在于，在施加偏转电位差的过程中，该第一偏转电极保持在基本上与该传感器电极的静止电压相同的电压。
37．一种静电偏转式喷墨打印机，包含一个电极组件，该电极组件包含一个第一偏转电极和一个位于该第一偏转电极区域内部并且与该第一偏转电极绝缘的传感器电极；一个第二偏转电极；至少一个充电电极；至少一个喷嘴，用于喷射墨流，使其通过充电电极、该第一和第二偏转电极之间、并且经过该传感器电极；以及一个控制电路，用于在该偏转电极之间施加一个偏转电位差，向充电电极施加一个充电电压，并且接收来自该传感器电极的信号，该控制电路用于执行相位调整操作，其中用该传感器电极检测有无充电墨滴，在施加偏转电位差的过程中，该控制电路使第一偏转电极保持在基本上与该传感器电极的静止电压相同的电压。
38．一种用于静电型喷墨打印机的电极组件，包含一个偏转电极；偏转电极上的一层绝缘层；以及一个位于绝缘层上的传感器电极，该传感器电极位于偏转电极区域的内部并且与该偏转电极绝缘。
39．一种如权利要求38所述的电极组件，其特征在于，它还包含一个绝缘支撑基板，该偏转电极是一层位于支撑基板上的导电材料。
40．一种如权利要求38所述的电极组件，其特征在于，该偏转电极包含一个导电的支撑基板。
41．一种如权利要求38-40中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，该绝缘层覆盖住偏转电极上的设有该传感器电极的那个面的基本上整个表面。
42．一种如权利要求38-41中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极通过一个贯穿该电极组件的孔自该传感器电极连接到用于一个导体的连接区域，该连接区域位于该电极组件的相反侧。
43．一种如权利要求42所述的电极组件，其特征在于，该孔设置在该传感器电极的位置上。
44．一种如权利要求42所述的电极组件，其特征在于，该孔与该传感器电极隔开，并且该传感器电极通过一个与该偏转电极绝缘的导线连接到该孔。
45．一种如权利要求38-44中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，在该偏转电极区域的内部再设置一个传感器电极，且该传感器电极与该偏转电极绝缘。
46．一种如权利要求45所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极电连接在一起。
47．一种如权利要求38-46中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，并且该传感器电极延伸经过多个正在使用的喷射墨流的路径。
48．一种如权利要求38-47中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而传感器电极从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边连续延伸。
49．一种如权利要求38-47中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而多个传感器电极中的每一个从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边延伸一相应的部分。
50．一种如权利要求48或49所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上对角地横向穿过该偏转电极延伸(图28)。
51．一种如权利要求48或49所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上平行于偏转电极的第三边延伸，该第三边在第一边和第二边之间延伸(图23到27)。
52．一种当权利要求51引用权利要求49时如权利要求51所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极彼此成直线延伸。
53．一种如权利要求52所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极基本上靠近该偏转电极的第三边延伸。
54．一种当权利要求51引用权利要求49时如权利要求51所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极包含一个第一传感器电极和一个第二传感器电极，它们在从该偏转电极的第一边到该偏转电极的第二边的方向上彼此偏置，并且在从该偏转电极的第三边到该偏转电极的与该第三边相反的第四边的方向上也彼此偏置(图26和27)。
55．一种如权利要求54所述的电极组件，其特征在于，还包含一个与该第一传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第三传感器电极和一个与该第二传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第四传感器电极(图25)。
56．一种如权利要求55所述的电极组件，其特征在于，该第一传感器电极电连接到该第四传感器电极上，而该第二传感器电极电连接到该第三传感器电极上。
57．一种喷墨式打印机，包含一种如权利要求38-56中任意一个所述的电极组件；另一个偏转电极；至少一个充电电极；至少一个喷嘴，用于通过该充电电极、在偏转电极之间并通过该传感器电极排出喷射墨流；以及一个控制电路，用于在该偏转电极之间施加偏转电位差，向该充电电极施加充电电压，并从该传感器电极接受信号，该控制电路用于执行一个相位调整操作，其中利用该传感器电极检测有无充电墨滴。
58．一种如权利要求57所述的喷墨式打印机，其特征在于，在施加偏转电位差的过程中，该电极组件的偏转电极保持在基本上与该传感器电极的静止电压相同的电压。
59．一种如权利要求57或58所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件的偏转电极连接到该控制电路的接地导体上。
60．一种如权利要求57-59中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件如权利要求45,46,54,55和56中任意一个所述，并且该控制电路用于测量充电墨滴从一个传感器电极的位置到其他传感器电极的位置的飞行时间。
61．一种如权利要求57-60中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，它具有多个喷嘴用于喷射墨滴阵列。
62．一种用于静电偏转型喷墨打印机的电极组件，包含一个偏转电极；一个位于该偏转电极的区域内部的、并且与该偏转电极绝缘的传感器电极；至少该传感器电极的一部分上没有绝缘层。
63．一种如权利要求62所述的电极组件，其特征在于，它还包含一个绝缘支撑基板，该偏转电极是一层位于支撑基板上的导电材料。
64．一种如权利要求63所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极是位于该支承基板上的一层导电材料，设置该偏转电极和该传感器电极的样式以便它们不重叠。
65．一种如权利要求64所述的电极组件，其特征在于，它包含一层位于该偏转电极上的绝缘层。
66．一种如权利要求62所述的电极组件，其特征在于，该偏转电极包含一个导电的支撑基板。
67．一种如权利要求62、63和66中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它包含一层位于该偏转电极上的绝缘层，该传感器电极处于该绝缘层之上。
68．一种如权利要求67所述的电极组件，其特征在于，该绝缘层覆盖住偏转电极上的设有该传感器电极的那个面的基本上整个表面。
69．一种如权利要求62-68中的任意一个所述的电极组件，其特征在于，该传感器电极通过一个贯穿该电极组件的孔自该传感器电极连接到用于一个导体的连接区域，该连接区域位于该电极组件的相反侧。
70．一种如权利要求69所述的电极组件，其特征在于，该孔设置在该传感器电极的位置上。
71．一种如权利要求69所述的电极组件，其特征在于，该孔与该传感器电极隔开，且该传感器电极通过一个与该偏转电极绝缘的导线连接到该孔。
72．一种如权利要求62-71中任意一个所述的电极组件，其特征在于，在该偏转电极的区域内部再设置一个传感器电极，且该传感器电极与该偏转电极绝缘。
73．一种如权利要求72所述的电极组件，其特征在于，所述传感器电极是电连接在一起的。
74．一种如权利要求62-73中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴喷墨打印机，而且该传感器电极延伸经过多个使用中的喷射墨流的路径。
75．一种如权利要求62-74中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而该传感器电极从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边连续延伸。
76．一种如权利要求62-74中任意一个所述的电极组件，其特征在于，它适用于多喷嘴的喷墨打印机，其中该偏转电极基本上是矩形的，而多个传感器电极中的每一个从基本上相邻的该偏转电极的第一边到基本上相邻的该偏转电极的与该第一边相反的第二边延伸一相应的部分。
77．一种如权利要求75或者76所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上对角地横向穿过该偏转电极延伸(图28)。
78．一种如权利要求75或76所述的电极组件，其特征在于，一个传感器电极或多个传感器电极基本上平行于偏转电极的第三边延伸，该第三边在第一边和第二边之间延伸(图23到27)。
79．一种当权利要求78引用权利要求76时如权利要求78所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极彼此成直线延伸。
80．一种如权利要求79所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极基本上靠近该偏转电极的第三边延伸。
81．一种当权利要求78引用权利要求76时如权利要求78所述的电极组件，其特征在于，该多个传感器电极包含一个第一传感器电极和一个第二传感器电极，它们在从该偏转电极的第一边到该偏转电极的第二边的方向上彼此偏置，并且在从该偏转电极的第三边到该偏转电极的与该第三边相反的第四边的方向上也彼此偏置(图26和27)。
82．一种如权利要求81所述的电极组件，其特征在于，还包含一个与该第一传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第三传感器电极和一个与该第二传感器电极成一直线(在从该偏转电极的第一边到该第二边的方向上)的第四传感器电极(图25)。
83．一种如权利要求82所述的电极组件，其特征在于，该第一传感器电极电连接到该第四传感器电极上，而该第二传感器电极电连接到该第三传感器电极上。
84．一种喷墨式打印机，包含一种如权利要求62-83中任意一个所述的电极组件；另一个偏转电极；至少一个充电电极；至少一个喷嘴，用于通过该充电电极、在偏转电极之间并通过该传感器电极排出喷射墨流；以及一个控制电路，用于在该偏转电极之间施加偏转电位差，向该充电电极施加充电电压，并从该传感器电极接受信号，该控制电路用于执行一个相位调整操作，其中利用该传感器电极检测有无充电墨滴。
85．一种如权利要求84所述的喷墨式打印机，其特征在于，在施加偏转电位差的过程中，该电极组件的偏转电极保持在基本上与该传感器电极的静止电压相同的电压。
86．一种如权利要求84或85所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件的偏转电极连接到该控制电路的接地导体上。
87．一种如权利要求84-86中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，该电极组件如权利要求72,73,81,82和83中任意一个所述，并且该控制电路用于测量充电墨滴从一个传感器电极的位置到其他传感器电极的位置的飞行时间。
88．一种如权利要求84-87中任意一个所述的喷墨式打印机，其特征在于，它具有多个喷嘴用于喷射墨滴阵列。
全文摘要
一种组合的用于偏转式喷墨打印机的偏转电极和相位传感器电极,由陶瓷支撑基板(19)、一个作为偏转电极的导电层(21)多个覆盖住导电层(21)的绝缘层(25)构成,用导电材料在绝缘层(25)上补辍,从而形成相位传感器电极(29)(还公开了其它可选择的结构)。可以相同的方式设置一个飞行时间传感器电极(31)。多个绝缘层(25)避免传感器电极(29,31)借助于飞溅的导电墨水电接触到由导电层(21)构成的偏转电极。传感器电极(29,31)的感应面积比单独设置的电极大,使得它们更容易感应到喷射墨流,从而降低了校准的要求。此外,通过将传感器电极(29,31)设置在偏转电极的长度范围内,缩短了墨流从喷嘴(1)到捕获器(11)的飞行路径。该组合电极设计可应用于单个喷嘴的喷墨打印机、两个喷嘴的喷墨打印机以及带有喷嘴阵列(例如,用于打印图片)的喷墨打印机。
文档编号B41J2/09GK1302259SQ99806280
公开日2001年7月4日 申请日期1999年5月18日 优先权日1998年5月20日
发明者P·M·罗德斯 申请人:领新印刷技术有限公司