液滴发生器

摘要

本发明涉及用于形成并且弹射连续打印机器的喷墨的液滴的设备，该设备包括：a)腔，所述腔用于容纳墨并且包括被设置有喷嘴(10)的端部，所述喷嘴用于弹射墨液滴，b)执行器装置(21，22，32，41，42)，所述执行器装置与所述腔接触，在所述设备中，在所述腔和所述执行器的操作频率下，来自所述喷嘴(10)的喷射速度调制具有值ΔVj(ft)，并且在15℃的温度和在35℃的温度，在围绕操作频率ft的±5kHz的频率范围中，该喷射速度调制不在0.25ΔVj(ft)和4ΔVj(ft)之间的范围之外变化。

权利要求

1.一种用于形成并且弹射连续喷墨打印机器的喷墨的液滴的设备，该设备包括：a)腔(25，32，42)，所述腔用于容纳墨并且包括被设置有喷嘴(10)的端部，所述喷嘴用于弹射墨液滴，b)执行器装置(21，22，32，41，42)，所述执行器装置与所述腔接触，在所述设备中，在所述腔和所述执行器装置的操作频率下，来自所述喷嘴(10)的喷射速度调制具有值ΔVj(ft)，并且在15℃的温度和在35℃的温度下，在围绕操作频率ft的±

5kHz的频率范围中，该喷射速度调制不在0.25ΔVj(ft)和4ΔVj(ft)之间的范围之外变化。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，同样在5℃和45℃和/或50℃的温度下，在围绕所述操作频率ft的±5kHz的频率范围中，来自所述喷嘴(10)的所述喷射速度调制不在范围

0.25ΔVj(ft)和4ΔVj(ft)之外变化。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述腔的内部容积包括具有第一声阻的至少一个第一部分和具有不同于第一声阻的第二声阻的至少一个第二部分。

4.根据权利要求1或2所述的设备，所述腔的内部形状包括：-第一圆柱区域(251，321，421，521，621)，所述第一圆柱区域具有第一直径和沿着所述腔的纵轴测量的第一长度，-第二圆柱区域(252，322，422，522，622)，所述第二圆柱区域具有不同于所述第一直径的第二直径和沿着所述腔的纵轴测量的第二长度。

5.根据权利要求4所述的设备，具有圆柱内部形状的所述腔具有等于所述第一直径的直径，并且所述腔被设置有圆柱环(27，37，47)，所述圆柱环的内部直径等于所述第二直径。

6.根据权利要求4所述的设备，所述腔由具有第一圆柱部分并且具有第二圆柱部分的壁限定，所述第一圆柱部分具有等于所述第一直径的内部直径，所述第二圆柱部分的内部直径等于所述第二直径。

7.根据权利要求1或2所述的设备，所述执行器装置包括压电元件(21，31，41)。

8.根据权利要求1或2所述的设备，所述执行器装置与所述腔的内部容积直接接触。

9.根据权利要求1或2所述的设备，所述执行器装置包括谐振器装置。

10.根据权利要求9所述的设备，所述谐振器装置包括设置在所述腔中的谐振器主体(22，52)。

11.根据权利要求10所述的设备，所述谐振器主体(22，52)是不锈钢、铝、铍、黄铜、铜、金刚石、玻璃、金、铁、铅、TMMA、银、或钛的。

12.根据权利要求10或11所述的设备，所述谐振器主体(52)包括具有第一直径的第一部分(521)和具有不同于所述第一直径的第二直径的第二部分(522)。

13.根据权利要求9所述的设备，所述腔的内部容积由谐振器壁(32，42)来限定。

14.一种用于形成并且弹射连续喷墨打印机器的喷墨的液滴的设备，该设备包括：a)腔，所述腔用于容纳墨并且包括被设置有喷嘴的端部，所述喷嘴用于弹射墨液滴，b)谐振器装置(21，22，32，41，42)，所述谐振器装置与所述腔接触，所述谐振器装置的材料选自铝、铍、黄铜、铜、金刚石、玻璃、金、铁、铅、TMMA、银、或钛，其中，所述谐振器装置被配置成使得：所述谐振器装置中的声波的速度不等于不锈钢所制成的谐振器装置中的声波的速度。

15.根据权利要求14所述的设备，所述谐振器装置包括压电元件(21，31，41)。

16.根据权利要求14和15之一所述的设备，所述谐振器装置包括设置在所述腔中的谐振器主体(22，52)。

17.根据权利要求16所述的设备，所述谐振器主体(52)包括具有第一直径的第一部分(521)和具有不同于所述第一直径的第二直径的第二部分(522)。

18.根据权利要求14和15之一所述的设备，所述腔的内部容积由谐振器壁(32，42)来限定。

19.一种连续喷墨型打印机器，该机器包括：

-打印头(1)，所述打印头被设置有根据权利要求1至18之一所述的用于形成并且弹射喷墨的液滴的设备，-墨线路(4)，

-用于对墨的循环和所述打印头进行控制的装置(5)。

20.一种用于形成墨液滴的方法，该方法使用了根据权利要求1至18之一所述的设备或根据权利要求19所述的连续喷墨型打印机器。

说明书

液滴发生器

技术领域

[0001] 本发明涉及连续喷墨(CIJ，continue ink jet)打印机的打印头的操作的改进以使其朝着建立在该类型打印机的工业使用上的环境变化(尤其是温度)更加强壮。

[0002] 该改进牵涉液滴发生器的激励功能朝着温度的强壮性上的提高。

背景技术

[0003] 连续喷墨(CIJ，continue ink jet)打印机在用于各种产品的编码和工业标签例如以直接在生产线上且以高速率在食物产品上贴条码或截止日期的领域中是熟知的。该类型打印机也建立了在图形领域中的应用，其中开发了该技术的图形打印的可能性。

[0004] CIJ打印机持续地生成液滴喷射，其中一些液滴喷射被选出并被定向到待被打印的支撑件，而其他液滴喷射被回收为重复利用。这些打印机具有一些标准的子组件，如图1所示。

[0005] 首先，打印头1(一般偏离于打印机3的主体)通过挠性管线(umbilical)2而连接到打印机3的主体，该挠性管线2将通过向打印头提供促进在生产线上进行集成的灵活性而对打印头进行操作所需的液力与电气连接相接合。

[0006] 打印机3的主体(也称作控制台或机柜)通常包含三个子组件：

[0007] -控制台的下方部分(区域4’)处的墨线路4，其主要目的是一方面以稳定的压力且以适当的质量将墨提供至打印头，并且另一方面容纳未被用于打印的喷墨；

[0008] -控制台上方部分(区域5’)处的控制器5，能够管理动作序列并且执行处理以使能待被激活的打印头的和墨线路的不同功能；

[0009] -接口6，接口6基于操作者用于实现打印机以及用于通知其操作的手段。

[0010] 该描述可以适用于称作二进制打印机或多偏转连续喷射打印机的连续喷墨(CIJ)打印机。

[0011] 二进制连续喷墨打印机被配备有打印头，打印头的液滴发生器具有大量喷射，喷射的液滴可以仅被定向到2个轨线：打印轨线或回收轨线。

[0012] 在多偏转连续喷射打印机中，单个喷射(或者与几个喷射间隔开的喷射)的每个液滴可以被偏转于与不同命令对应的各种轨线上。经历不同命令的一系列液滴因此可以沿着作为偏转方向的方向而扫描待打印的区域，待被打印的区域的另一扫描方向被打印头和待被打印的支承件8的相对移动所覆盖。一般而言，这些元件被布置以使得这两个方向基本上垂直。

[0013] 偏离的连续喷墨打印头具有不同的操作子组件。图2尤其描绘了多偏转连续喷墨打印机的打印头。打印头包括：

[0014] -用于生成液滴喷射的装置10、63，称作液滴发生器或激励主体；

[0015] -用于回收未被用于打印的墨的装置62；

[0016] –用于偏转用于打印的液滴的装置65；

[0017] –用于监测并控制液滴偏转过程(液滴形成与偏转命令的同步)的装置。

[0018] 参照描绘了多偏转连续喷墨打印头的图2，有液滴发生器60，在液滴发生器60中，腔被提供有导电墨。由一般位于打印头外部的墨线路4保持在压力下的该墨通过至少一个测量喷嘴10而逃离该腔，因此形成至少一个喷墨7。

[0019] 定期激励装置63与腔相关联、与喷嘴10的墨上游接触；定期激励装置63将定期调制传送至墨，定期调制引起来自喷嘴的速度和喷射半径的调制。当这些元件的尺寸合适时，在负责喷射的毛细不稳定性的表面张力(高达喷射裂开)的影响下，该调制在喷射上放大。该裂开是定期的并且产生于距喷嘴的精确距离处在距喷射的所谓的“破裂”点13处，该距离依赖于激励能量。

[0020] 在称作执行器的激励设备的情况下，其运动件是压电陶瓷，与喷嘴的腔上游的墨接触，激励能量与用于驱动压电陶瓷的电信号的幅度直接相关。现有技术教导了其他的喷射激励装置(热、电流体动力学、声学……)，但是由于压电陶瓷的效率和相对的工作能力，使用压电陶瓷的激励一直是最普遍的。

[0021] 在其破裂点13处，原来从喷嘴起连续的喷射转变为相同的且均匀地间隔开的墨液滴的串11。按照与激励信号的频率相同的且用于给出的激励能量的时间频率形成液滴，任何其他参数以另外的方式被稳定(尤其是墨速度)，在定期激励信号和本身为定期的且与激励信号的频率相同的破裂时刻之间存在精确的(恒定的)相位关系。换言之，激励信号的周期的精确时刻对应于喷射液滴的分离动力上的精确时刻。

[0022] 在没有进一步的动作的情况下(这是液滴未被用于打印的情况)，液滴串沿着与液滴弹射轴(喷射的标称轨线)共线的轨线7行进，液滴弹射轴通过打印头的几何构造而与回收槽62接合。该用于回收未打印的液滴的槽62承接未被使用的墨，未被使用的墨回到墨线路4以被重复利用。

[0023] 对于打印，液滴被偏转并且偏离喷射的标称轨线7。因而，它们逃离槽并且跟随倾斜轨线9，倾斜轨线9在不同的期望撞击点处碰到待被打印的支撑件8。所有这些轨迹都在同一平面上。待被打印在支撑件上的液滴撞击矩阵上的液滴的放置以形成字符例如是通过如下来实现的：将打印头偏转平面上的液滴的个体偏转与打印头和待打印的支承件(一般垂直于偏转平面)之间的相对移动相结合。在偏离的连续喷射打印技术中，偏转是通过给液滴充电以及通过将液滴传递至电场来实现的。在实践中，用于使液滴偏转的手段包括用于每个喷射的单个充电电极64，充电电极64位于喷射的破裂点13的附近。它旨在以预定的充电值对所形成的每个液滴选择性地充电，一般而言，液滴彼此的充电值不同。为了这么做，墨在液滴发生器60中保持在固定电势，由控制信号驱动的具有确定值的电压槽被施加于充电电极64，该值在每个槽周期是不同的。

[0024] 在充电电极的控制信号中，电压施加时刻在喷射分级(franctionation)之前是短暂的以利用喷射电连续性的优势并且在喷射尖处吸引给定的电荷量，给定的电荷量是电压值的函数。该提供偏转的可变充电电压典型地在9和300伏特之间。然后该电压在分级期间保持住以使电荷稳定，直到分开的液滴电绝缘为止。之后，电压仍保持施加一定时间，以将破裂时刻问题考虑在内。

[0025] 因此，尝试使电压施加时刻与喷射分级过程同步。在去同步的情况下，所关注的液滴未被适当充电，其电压低或者甚至为零。

[0026] 液滴偏转装置还包括在充电电极的液滴轨线上游的任一侧上放置的一组2个偏转板65。这两个偏转板被放置到高的固定的相对电势，产生于液滴轨线基本垂直的电场Ed，电场Ed能够使吸引在两个板之间的充电液滴偏转。偏转幅度是这些液滴的电荷、质量和速度的函数。

[0027] 为了控制用于打印的液滴的偏转，尝试在规范所提供的环境条件的变化的范围中产生质量破裂。

[0028] 从而，尝试确保：

[0029] –一方面，在充电电极的场中、因此在距喷嘴的确定距离(破裂位置)处建立破裂；

[0030] –以及，另一方面，稳定且可考虑进行喷射破裂(破裂质量：将在下面给出破裂质量)。这是通过激励的最佳设置来进行的，其中实践中通过对激励能量起作用来进行激励。在现有技术的大多数情况下，由施加到激励器(压电部件)的周期性电压信号中的水平Vs来控制激励能量。

[0031] 当破裂使得在尤其由用于给定墨的温度范围(对墨速度有影响)来表征的打印机的操作范围中能够保证液滴的最佳充电时，破裂被认为是稳定且可靠的(具有良好质量)。

[0032] 具体地，就在破裂前，液滴通过尾部连接到所形成的跟随的液滴(参见图3A)。该尾部的形状决定了破裂质量。有问题的破裂的最有特征的形状是以下形状(但是可以存在许多或多或少稳定的中间情形)：

[0033] –有风险被不稳定地破裂的非常细的尾部(参见图3B)(表面张力粘聚力相对于静电力而变低)。当在以非常不同的值充电的相继的两个液滴之间存在非常高的电场时(低电荷跟随强电荷的情况)，在尾部的点效应现象创建静电力使得充电粒子从强充电的液滴的非常细的尾部扯裂出并且通过传输电荷而加入低电荷液滴。因而，液滴不再具有其标称电荷，因此偏转被扰乱并且打印质量降低。

[0034] –在两个节流阀之间具有裂片(lobe)的尾部(参见图3C)，该尾部可以被破裂到两个地方并且创建与液滴分离的绝缘卫星，绝缘卫星拿走旨在于所关心的液滴的电荷的一部分。

[0035] *如果该卫星的速度比喷射快(快速卫星)，则该卫星及其电荷将加入所关心的液滴并且重新进行标称情形而不会对打印质量造成不良影响；

[0036] *如果卫星速度与喷射的速度相同(无限卫星)或者在卫星的偏转之前不加入该液滴，则这将充电较差并且卫星将暴力地偏转，有阻塞打印头的风险；

[0037] *如果卫星加入随后的液滴(慢卫星)，则卫星将所关心的液滴的电荷传输到随后的液滴并且扰乱偏转。

[0038] 除了墨的流变特性之外，墨形状也与激励水平(激励强度)相关。破裂形状决定了破裂质量，确保对液滴的适当充电是破裂形状的能力。

[0039] 一般而言，当激励增加时，破裂被修改以从卫星破裂切换为之后进入无卫星破裂。卫星被定义为来自主液滴的破裂的次级破裂。

[0040] 通过进一步增加激励水平，破裂回到卫星体制中。同时，相对于喷嘴的破裂位位置通过遵循图4的曲线来改变。

[0041] 图4的曲线表示作为激励电压VS(Lb＝f(VS))的函数的、给出喷嘴10和破裂点13之间的破裂距离(Lb)的特性f的轮廓。该曲线在下面将被称作激励曲线。这是通过扫描激励激发电压VS的值以及通过确定用于每个VS值的Lb来设定的。

[0042] 当激励激发增加(从低值起增加)时，从高值(自然喷射破裂)开始的喷嘴/破裂距离(Lb)减小并且经过最小值(称作“拐点”)，然后再次延伸。该曲线的形状和实际位置取决于许多参数，尤其是墨属性和温度。打印头被设计为使得尽管提到了参数上的可变性但该曲线的函数部分仍至少部分地建立于充电电极的场中。另一方面，存在于破裂质量相关的函数区域，其中打印是令人满意的(液滴的充电适当)。电极中的适当地定位的区域和破裂质量的函数区域的交叉对应于激励可操作范围。该激励范围由左边的输入点(Pe)和右边的输出点(Ps)来表征，如图4中所指示的那样。如果不管打印机的使用条件如何、激励可操作范围均被充分良好地限定，则激励系统将是令人满意的。

[0043] 用于压电激励的至少两个截然不同的操作模式被用于现有技术的喷墨打印机中：这两个操作模式为谐振激励模式和非谐振激励模式。

[0044] 非谐振激励相对难以实现并且要求很大的能量，因为执行器必须提供用于创建与墨接触的执行器部分的位移所需的全部能量以便生成喷嘴的压力调制上游。另一方面，该模式相对可容忍激励条件的变化性。

[0045] 相比之下，谐振激励具有在导致固定频率的液滴喷射的周期性破裂的周期性激励的范围内产生的多得多的优点，这在连续喷射型打印方法中经常是这种情况。实际上，在该情况下，非常有效率的是将执行器设计为基本上调谐至液滴发射频率的摆动或振动系统；然后，低周期性激发可以维持经放大的驻波，经放大的驻波将生成喷嘴的压力调制上游所需的位移幅度。

[0046] 在可感测的实现条件下，单个压电陶瓷(用于模式D33中，在沉积到陶瓷上的两个电极之间创建的电场因此产生起纵向拉伸或收缩，纵向拉伸或收缩是计划方向和电信号的极性的函数)无法自己用作执行器，因为单个压电陶瓷不会具有用来创建期望的墨弹射速度调制的充分形变幅度(仅月一纳米)；因此，它被固定于用于对移动进行放大的部件，称作谐振器。陶瓷/谐振器组件被称作执行器。

[0047] 可能已经注意到了，对于液滴发生器的一些墨和尺寸，激励效率并不作为温度的函数而稳定。

[0048] 这可能甚至无法在至少15℃或20℃的一些确切温度下、和/或在一些温度范围下(尤其是在5℃或在15℃，以及在35℃和/或在45℃(和/或50℃))和/或在这些不同的值两个两个之间(尤其是在15℃和35℃之间或在5℃和45℃(或者甚至在50℃)之间)对打印机进行操作。

[0049] 实际上，在一些条件下，激励变得完全无效率并且可操作激励范围移动和/或弱化、在一些情况下消失，这使得不可能进行机器设置。

[0050] 在一些情况下，可以尝试在使用打印机的生产阶段根据可预测的温度范围来调节激励设置。但这并不是始终可行。

[0051] 最后，如果希望补偿该不稳定性，必须实现进一步的装置(例如，打印头的温度控制)，这强加了附加成本。

[0052] 因而，引起了寻找如下装置和方法的问题：该装置和方法允许在至少15℃或20℃的至少两个不同温度，尤其是一方面在5℃(和/或15℃)而另一方面在35℃、和/或在45℃和/或在50℃，优选地在这些值中任意两个之间，尤其是在15℃和35℃之间或在5℃和45℃(或者甚至50℃)之间，进行令人满意的操作。

[0053] 在实现谐振机械执行器的系统中的另一问题是尤其通过一方面在用于谐振器的材料(例如，不锈钢)中的声速而另一方面在的流体中的声速(谐振器中约为5000m/s，流体中约为1250m/s)的约为4的比率这一事实而执行器谐振与流体谐振相耦合，流体中的声速约为波长的四分之一。该比率的结果是上述耦合。

发明内容

[0054] 本发明的目的在于解决这些问题。

[0055] 根据本发明，用于形成并弹射连续喷墨打印机器的喷墨液滴的设备包括：

[0056] a)腔，用于容纳墨，并且包括被设置有用于弹射墨液滴的喷嘴的端部，[0057] b)执行器装置，执行器装置与腔接触。

[0058] 在这样的设备中，在腔的操作频率和执行器的操作频率处，在喷嘴附近的腔的声阻具有值ZT(ft)。

[0059] 优选地，该声阻不变化，或在围绕操作频率ft+5Hz的频率范围中变化一点，使得喷嘴中的速度调制上的变化保持如下温度的速度调制的一方面0.25(或0.5)而另一方面2(或4)倍：在参考温度(例如，针对25℃)，以及在远离至少10℃或20℃的至少2个正温度，尤其在
15℃和在35℃，优选地还在5℃，和/或在10℃和/或在20℃，进一步优选地在45℃或者甚至在50℃，进一步优选地在包含至少间隔[15℃-35℃]或者甚至至少间隔[5℃-50℃]的温度范围中的任何温度。

[0060] 根据本发明的这样的设备由于墨腔而导致的谐振和反谐振频率能够位移，使得作为温度的函数的其漂移在如下温度不使它们与喷射激励频率相交：在至少15℃和30℃(或在35℃)，还优选地在5℃和/或在10℃和/或在20℃，进一步优选地在45℃或者甚至50℃，进一步优选地在15℃和35℃之间的范围以及更一般地在5℃和50℃之间的范围中的任何温度。这些温度和/或温度范围实际上是许多打印机的操作规格的温度范围。

[0061] 优选地，所述腔为使得机械执行器的长度与旨在于容纳流体柱的腔的该部分或一部分的长度的比率严格地高于4；该比率可以例如在4和6之间或在4和10或100之间。

[0062] 根据第一实施例，腔的内部形状可以包括：

[0063] –第一圆柱区域，第一圆柱区域具有第一直径和沿着所述腔的纵轴测量的第一长度，

[0064] –第二圆柱区域，第二圆柱区域具有不同于第一直径的第二直径和沿着所述腔的纵轴测量的第二长度。

[0065] 因此，创建了不同直径的至少两个圆柱区间的腔，从而使用于通常的墨的声速的墨腔自己的频率模式发生位移。不同直径的圆柱区间使得能够作出流体长度上的变化。

[0066] 执行器装置(例如，压电陶瓷)可以与腔的内部容积直接接触。

[0067] 执行器装置可以包括谐振器元件。执行器从而谐振。

[0068] 根据一个实施例，该谐振器元件包括放置在腔中的谐振器主体。

[0069] 根据另一实施例，腔的壁形成谐振器的至少一部分。

[0070] 谐振器可以是金属或矿物属性的，例如，不锈钢、铝、铍、黄铜、铜、金刚石、玻璃、金、铁、铅、TMMA、银或钛。

[0071] 谐振器主体可以包括具有第一直径的第一部分和具有不同于第一直径的第二直径的第二部分。

[0072] 本发明还涉及用于形成并且弹射连续喷墨打印机器的喷墨的液滴的设备，该设备包括：

[0073] a)腔，腔用于容纳墨并且包括被设置有喷嘴的端部，喷嘴用于弹射墨液滴，[0074] b)执行器装置，执行器装置与腔接触，执行器装置的材料选自铝、铍、黄铜、铜、金刚石、玻璃、金、铁、铅、TMMA、银、或钛。

[0075] 墨腔的长度一般可以凸缘下方的谐振器的长度可比，谐振器被选为允许执行器的机械谐振。

[0076] 谐振器的物理属性被调整为使得设备能够在给定的频率谐振。

[0077] 选择除了不锈钢之外的材料，以及杆的长度以及因此的墨腔的长度使得在墨中不期望的谐振和反谐振频率从有用的范围(执行器谐振)中位移开。

[0078] 因此，选择这样的材料用于谐振器装置使得能够取消在腔中容纳的液体而导致的寄生谐振。

[0079] 谐振器装置可以包括压电元件。

[0080] 谐振器可以被插入谐振器主体中，谐振器主体具有纵向上的恒定的或可变的截面。

[0081] 该谐振器主体可以包括具有第一直径的第一部分和具有不同于第一直径的第二直径的第二部分。

[0082] 两个实施例可以结合以优化最终的实现方式。

[0083] 在任一实施例或两个实施例中，根据本发明的用于形成并且弹射液滴的设备可以容纳墨，例如其中声速在800m/s和2000m/s之间的墨。

[0084] 本发明还涉及连续喷墨(CIJ)类型的打印机器，该机器包括：

[0085] -打印头，打印头被设置有根据上面描述的实施例之一所述的用于形成并且弹射喷墨的液滴的设备，

[0086] -墨线路，

[0087] -用于对墨和打印头的循环进行控制的装置。

[0088] 本发明还涉及用于形成墨液滴的方法，其中实现如上面描述的设备和如上面描述的机器。

[0089] 本发明使得以其优点(效率、成本)能够保留谐振激励原则。

[0090] 本发明可以应用于不同实现类型的液滴发生器。

[0091] 所介绍的两个实施例(具有若干声学阻抗的腔，和被选择用于谐振器的特定材料)的组合使得能够限制每个模式所特有的一些缺点；这使得有可能尤其实现如下两者之间的折中：

[0092] –令人满意的总体空间，这是由于总体空间与杆长度有关(除了其他事物之外还依赖于声速)；

[0093] –与腔中的复杂度和墨打印头空间相结合，容易清洗腔。

附图说明

[0094] 图1是偏离连续喷射打印机的结构的方案，

[0095] 图2是偏离连续喷射打印机的打印头的方案，

[0096] 图3A-3C表示不同的破裂配置，图3A表示良好的质量破裂，图3B是细的尾部破裂(有从物质扯裂的风险)，以及图3C是裂片破裂(有卫星风险)，

[0097] 图4是指示作为激励激发的函数的、破裂距离的时间改变的曲线，

[0098] 图5A-5E表示可应用本发明的激励主体20、30、40、50和60的结构，[0099] 图6是激励效率的曲线，给出作为喷射激励频率的函数的破裂长度，[0100] 图7A-7B表示利用图5D的类型的激励主体所获得的结果，

[0101] 图8示出了激励主体的示意性模型，

[0102] 图9是激励设备的等价方案的电模拟，

[0103] 图10A-10B表示针对两个不同的墨温度的激励主体的频率响应，

[0104] 图11表示其他补充结果，

[0105] 图12A-C表示利用另一类型的激励主体所获得的测试结果，

[0106] 图13A表示作为频率的函数的、声阻上的时间改变，而图13B表示作为频率的函数的、喷射速度的调制上的时间改变，

[0107] 图14A-E表示实现本发明的激励主体的结构，

[0108] 图15A-15C表示利用本发明的激励主体所获得的测试结果，

[0109] 图16收集了作为温度的函数的、针对不同墨的超声速度数据，

[0110] 图17是用于对喷墨打印机进行控制的装置的示意性表示。

具体实施方式

[0111] 在图5A、图5B、图5C、图5D和图5E中，表示了用于实现本发明可应用于的激励主体20、30、40中的激励执行器的五个类型。它们中的一些(图5A、图5D)包括旨在于当墨存在于腔中时浸在墨中的谐振器。

[0112] 图5A的激励主体20包括外壳25，外壳25的内部容积优选地具有圆柱形状并且沿着轴XX’延伸。

[0113] 主体20进一步包括执行器，执行器包括压电材料的陶瓷21，陶瓷21具有具有沿着轴XX’的圆柱形状。执行器被安装在调制主体20的外壳25中。

[0114] 该陶瓷在其垂直于轴XX’的两个面210、212上被金属化。该陶瓷被共轴地固定于圆柱金属杆22。例如，通过用胶粘来进行固定，该胶有利地可以是导电胶。

[0115] 根据所示出的实施例，该杆包括环形凸缘23，陶瓷的面212被附接在环形凸缘23上。

[0116] 外壳25可以被设置有座或内支承面250，内支承面250与圆柱体的轴XX’垂直，并且内支承面250被设置有孔252，通过孔252，可以引入圆柱金属杆22。环形凸缘23的支承面230因此可以支承在内支承面250上。

[0117] 机械装置(未表示)使得环形凸缘23(因此执行器)居于中心并且被钳制到内支承面250。

[0118] 外壳25的内部容积位于内支承面250和环形凸缘23下面，限定了绝缘腔24。

[0119] 在使用中，由导管26将加压的墨供应至腔。

[0120] 喷嘴10(墨从喷嘴10出来)被放置在腔24的底部，并且计算该组装使得在杆22的端部处的有效面(active face)222位于喷嘴10上方并接近于喷嘴10，优选地，在几十毫米的距离处，例如在2/10mm和5/10mm之间。

[0121] 调制主体的内部元件(执行器、外壳25、喷嘴10)中的每个是环形截面的并且这些不同的元件相对于彼此而在轴XX’上共轴地放置。

[0122] 出于实践原因，杆22优选地为：

[0123] –很大硬度的(通过加工可塑性)；

[0124] –导电的或金属化的材料，以将施加到墨的零电压移动到陶瓷21的电极之一上；

[0125] –如果它与墨接触的话则是抗腐蚀的。

[0126] 一种可使用的材料是不锈钢，不锈钢具有上述的全部特性。

[0127] 通过构造，环形凸缘23的支撑面27与执行器的振动节点对应，这通过将能量传送到调制主体的结构中而避免了效率损失。

[0128] 此外，优选的是位于喷嘴10的上方的、杆22的末端受益于与振动波腹对应的最大移动幅度。

[0129] 在实践中，执行器可以被调谐为使得谐振位于操作频率的附近(所谓的“液滴”频率，或者甚至是想要生成液滴的频率)，但是并不精确地相同以不使该系统对执行器的实现条件(例如，执行器对其他部件的机械容忍度)中的变化太敏感。一般在空气中、在与操作频率偏离的频率进行该调谐，用于将频率滑动考虑在内，频率滑动与当杆位于不同材料(例如，墨)中时存在的阻抗差异有关。

[0130] 在该示例中，杆22的位于环形凸缘23下面的那部分被放置在腔24(液滴发生器的主体)中，腔24的长度基本上与杆22的长度相同。

[0131] 在使用中，陶瓷21的电极210被连接至供电装置27。外壳25可以通过环形凸缘23而连接至将被移动到电极212的地29。

[0132] 图5B描述了谐振调制主体30的第二实施例。

[0133] 第二实施例的操作接近于上面结合图5A描述的实施例。

[0134] 再次存在腔34，腔34具有圆柱内部形状，由与轴XX’垂直的两个端部面320、322来限定。由导管36将加压的墨放到该腔中。该管状腔的第一端部由与轴XX’垂直的分隔壁322来封闭。喷嘴10被形成在第二端部分隔壁320以让喷射沿着轴XX’出去。

[0135] 对腔34进行限定的外壳32提供由第一实施例的杆22确保的功能。由通过机械手段或通过粘到分隔壁322上而被固定的压电陶瓷31来激发该功能。陶瓷-外壳组件形成谐振器，分隔壁322处于振动节点处，最大移动幅度位于被设置有喷嘴10的板320处。因此，外壳的长度L被选为在操作频率的附近在外壳32的长处创建驻波。在该情况下，腔中存在的墨所带来的阻抗影响被考虑在内以将该组件调谐到适当的频率。

[0136] 在使用中，执行器(用于对陶瓷31进行致动)的一个电极被连接到供电装置37。外壳32可以被连接至地39。

[0137] 图5C描述了第三实施例，在第三实施例中，压电陶瓷41是环状的并且被放置在具有管状腔44的环形外壳42的喉部48中。腔在顶部通过分隔壁422来封闭，而被设置有液滴弹射喷嘴10的板420位于底部。通过导管46来进行墨供应。

[0138] 在安装时，陶瓷41被钳制在喉部的侧面48a和48b之间。在电极(电极被设置为陶瓷元件41的与其轴垂直的面上的冠状物)之间创建的周期性电场的影响下，这会纵向地形变并且将该振动传送到它所固定至的外壳42。该激发被传送到喷嘴10，然后被传送到喷射。如在图5B的实施例中那样，是外壳在起谐振器的作用。

[0139] 在使用中，执行器41被连接到供电装置47，该电极与外壳42电绝缘。外壳42可以被连接到地49。

[0140] 图5D描述了第四实施例，实际上，第四实施例是上面描述的第一实施例的替换实施例。与图5A中的参考标号相同的参考标号指代相同的或对应的元件。参考标号51和52分别指代压电陶瓷和谐振器。

[0141] 不同于图5A的结构，从凸缘53起，谐振器52包括3个具有不同直径的区段521、522和523：具有略微比插入执行器的端口的直径低的直径的第一区段521，具有更低直径并且使得能够限定将储存墨的容积54的第二区段522，具有更要低的直径并且终止会把墨带到喷嘴的导管的第三区段523。实际上，插入有执行器的外壳25的壁的直径和第一直径之间的差异使得墨能够循环，其中通过侧导管26来注入墨。该执行器类型一般被用于具有所谓的“中间”大小的液滴，并且其形状被优化用于由打印头上所实现的机械所强加的给定的总体空间中的操作条件(尤其是操作频率)。在该图中，区域A、B、C表标记，这将在以下的描述中使用。

[0142] 凸缘53、23下方的杆的部分被放置在腔(液滴发生器的主体)中，杆的长度再次与腔54的谐振器52的长度基本相同。

[0143] 上面结合图5A以及尤其结合与供电装置的连接和执行器的操作频率有关的那些已经给出的说明在本文中是可适用的。

[0144] 打印头可以具有如下机械配置：该机械配置对于产生具有不同大小(为了简化：高、中间和可能小)的液滴、相应地在不同的频率下进行操作的若干类型的液滴发生器是共用的。因此，对于全部类型的发生器，总体空间和输入/输出可以是相同的；对于这些不同类型，腔长度也可以是非常接近的。为了不同谐振器类型能够在不同的频率下操作而保留基本相同的凸缘和喷嘴之间的长度，可以对杆形状起作用。因而，用于打印头G的杆(最低频率)是简单的圆柱体，该圆柱体的长度是最高的(例如，图5A)，并且打印头M(更高频率)的形状具有更复杂的形状(两个直径，例如，图5D)，这使得通过在更高的频率进行操作来保持与打印头G基本上相同的长度。

[0145] 但是在本申请中并且尤其是在下文中给出的待解决的、在液柱中生成的寄生谐振与作为温度的函数的激励相干涉的问题保持相同。在现有技术中，尤其是在文献JP 2006-076039或JP-2005-081643或者甚至US5063393或JP-S58-3874中，没有强调这些谐振的寄生特性。

[0146] 图5E表示本发明可应用于的另一类型设备。与图5B中的那些参考标号相同的参考标号指代相同的元件。

[0147] 再次，存在腔34，腔34具有圆柱内部形状，在喷嘴10的那侧由于轴XX’垂直的端部面320来限定腔34。由导管36将加压的墨放到该腔中。

[0148] 该管状腔的另一端部与执行器直接接触，这里是压电陶瓷31(压电陶瓷31本身由外围凸缘保持到腔的壁)。

[0149] 在该图中，腔是按照轴XX’的狭长形状的。但是腔也可以是弯曲的。

[0150] 在使用中，执行器31的电极被连接到供电装置37。外壳32可以被连接到地39。

[0151] 在该设备中，对腔34进行限定的外壳32不提供由第一实施例的杆22确保的功能。陶瓷-外壳组件不形成谐振器。由执行器31直接使墨振动，并且谐振以操作频率形成在腔中。

[0152] 该类型的设备与上面介绍的那些具有相同的问题，尤其是对于如图5A-5D的那些的其他设备。

[0153] 一般而言，针对限定喷射的不同参数来确定喷射的最佳操作频率。在这些参数中，存在：

[0154] –喷嘴的直径(该直径可以在40μm和80μm之间)，

[0155] –喷射速度(喷射速度可以在18m/s和24m/s之间)，

[0156] –墨的物理化学参数：表面张力(例如，在20mN/m和60mN/m之间)、动力速度(例如，在2cps和10cps之间)，以及密度(例如，在800Kg/m3和1400Kg/m3之间)。

[0157] 可以使用用于将电压施加到压电元件的装置27、37、47来调整操作频率。

[0158] 由作为喷射激发频率的函数的、破裂长度Lb来表示激励频率。

[0159] 可以通过利用摄像装置和与液滴周期同步(这使得液滴的图像能够被形成为固定的)的频闪观测仪来观察喷射而测量Lb。然后，通过摄像装置的微位移来测量喷嘴和破裂之间的距离。

[0160] 当对液滴进行充电(在恒定的液滴形成频率)时，在文献WO 2012/2107560(尤其参见结合该文件的图5A-5C的描述)中，或者甚至在WO 2011/012641中描述了另一技术。

[0161] 一般而言，考虑到破裂长度越低，激励效率越高。图6的曲线表示作为喷射激发频率的函数的、Lb的时间改变。半径调制或速度的幅度最高的频率被称作喷射谐振频率。一般而言，在该频率的附近调整执行器频率。实际上，由于喷射由其直径、其从喷嘴输出的速度、以及使其向上的流体(通过该流体的表面张力来负责喷射的毛细不稳定性)来限定，喷射表现为在给定有利频率处谐振的系统。当通过速度调制来周期性地激发时，毛细不稳定性将它反映为喷射直径上的周期性变化，喷射直径上的周期性变化将被放大直至喷射破裂。作为激发频率的函数的、该破裂所位于的长度Lb代表针对给定的激励电压的喷射谐振。

[0162] 根据上面指示的那些，最佳激发频率ν0是与长度Lb的绝对最小值对应的频率。

[0163] 然而，可能已经注意到了作为喷射激发频率的函数的、Lb的时间改变的实际曲线(在图12A-12C中表示其示例，将在下文中进一步讨论图12A-12C)不具有图6的理想形状。这些实际的曲线示出了实际的频率响应被附加的频率事件的扰乱。

[0164] 更精确地，可能已经强调了在使用任何激励主体时，牵涉三个谐振系统：喷射谐振，执行器或谐振器谐振，以及液滴发生器的流体腔的谐振。换言之，已经观察了一些频率行为，这些频率行为不对应于执行器谐振，也不对应于喷射谐振。

[0165] 喷射不稳定性是由执行器来激发的，这因此确保了其激励功能。执行器优选地被设计为使得喷射的谐振频率和执行器的谐振频率两者接近于彼此。

[0166] 在对这两个谐振的比较中，流体腔的谐振是寄生谐振。它在墨中引起对温度非常敏感的驻波的形变。该驻波变得被叠加到执行器激发。

[0167] 对于所谓的“谐振”执行器系列，执行器的谐振频率依赖于谐振器杆的材料中的声波的速度及谐振器杆的尺寸。在图5A的结构的情况下，谐振器的长度为使得在谐振频率处存在保持凸缘处的振动节点和端部处的波腹。

[0168] 谐振器(或图5B和图5C的实施例中的外壳)一般是不锈钢的，在不锈钢材料中，声速约为Cstainless steel＝5 790m/s。

[0169] 一些墨的属性为使得墨中的波速为不锈钢中的波速的四分之一(Cink≈1 200m/s)。结果，墨腔还构成其中可以开发驻波的谐振器，驻波的谐振和反谐振频率将接近于执行器的谐振频率。

[0170] 不锈钢中的波速(或者更一般地，在构成杆的材料中)对温度具有非常低的敏感性，而墨中的波速对温度具有非常高的敏感性(每摄氏度有-3和-4m/s的变化)。针对基于MEK(甲乙酮)溶剂、酒精或水的墨，在图16中收集了与作为温度的函数的、该速度的时间改变有关的数据。在该图中，关于墨#1(其溶剂为MEK)和#2中的声速的数据示出了足够强壮的变化性。对于具有“水”基的墨#3，该变化性更低。

[0171] 谐振器中的谐振模式和腔中的谐振模式非常接近于彼此，并且作为温度的函数而不同地改变。因此，通过横断(intersect)谐振器的模式(谐振器的模式作为温度的函数而变化非常小)，流体腔的谐振模式和反谐振模式可以被设置为温度的函数。

[0172] 对该问题实施的第一研究涉及被设置有图5D类型激励主体的液滴发生器的情况。

[0173] 在图7A中，曲线I表示作为温度的函数的、(Ve是激励范围的输入电压)Ve的时间改变。如可以在该曲线中看到的那样，在该范围开始处，激励电压保持稳定，换言之，它反映了激励效率。另一方面，该电压倾向于从25℃起扫描从低到高温显著增加。

[0174] 在同一图中，曲线II表示作为温度的函数的、Vs(Vs是激励范围的输出电压)的时间改变。在该曲线II上在约25℃处注意到峰值。

[0175] 曲线III表示作为温度的函数的、Vs/Ve(这是激励范围的输入电压/输出电压比率)的时间改变。该比率表示激励强壮：更高，更容易设置打印机，这是由于单个激励电压使得能够贯穿温度范围形成质量液滴。这里，注意到从约25℃，该漂移非常高。

[0176] 曲线IV表示在拐点Vr处的电压的时间改变。这最初是稳定的，然后，作为输入电压，作为温度的函数而从约25℃起增加。

[0177] 表示作为温度(从5℃到45℃，按5℃间距)的函数的、在破裂长度Lb中的时间改变，并且可以设置激励电压。在图7B中表示这些曲线。

[0178] 根据这些曲线，已尝试确定激励效率如何作为温度的函数而改变。为此，在给定电压处，看上去破裂长度Lb可以作为温度的函数而按照因数2而变化。基于毛细不稳定性理论，获得以下表达式：

[0179]

[0180] 其中：

[0181] Lb：破裂长度

[0182] a：从喷嘴的喷射半径

[0183] Vj：平均喷射速度

[0184] ΔVj：喷射速度调制(激励过程的结果)

[0185] γ：调制的无尺寸增长速率，该速率在操作范围(尤其是温度范围)上基本上恒定[0186] We：韦伯数。

[0187] 速度调制随着破裂长度而指数性地变化，并且因此激励在比例上变化远高于因数2。

[0188] 由于目的是对不同温度下的调制水平进行比较，示出了激励效率在20℃和40℃之间巨大地下降。温度的影响可以变化输入参数(典型地，表面张力……)的百分之几，这与激励效率上的大小的量级无关。

[0189] 为了解释该突然的效率变化，可以企图：

[0190] –非线性，至今尚未确定(不可能)；

[0191] –或谐振现象。

[0192] 因此，通过在固体和液体中搜索谐振，可留意激励体。

[0193] 作为第一近似，可以合理地考虑谐振器的材料，例如，用于杆的陶瓷和不锈钢在几十度的范围上是稳定的。由墨带回到执行器的电荷不会使得待解释的激励效率上的巨大改变。

[0194] 在液体(在存在墨的任何地方)，一旦液体的最大尺寸在波长的量级上，声学谐振现象就可能存在。

[0195] 在83kHz以及对于约1200m/s的速度(在基于MEK的墨中)，波长典型地是15mm，波长较短，但然而在大小的量级上与激励主体的高度是可比拟的(在图5D的示例性几何结构中，此处约21mm)。

[0196] 通过包括墨中的传播现象可以设置如下关系：该关系表达了由压电执行器所生成的调制与喷射速度调制ΔVj之间的依赖性。完整的传递函数可以被确定，并且与墨有关的且在操作频率附近的谐振频率的存在可以被搜索。这些频率(谐振或传送零(反谐振))然后会受到作为温度的函数的敏感性研究。感兴趣的是，检查这些频率是否漂移和/或与(由执行器强加的)操作频率交叉。

[0197] 液滴发生器可以被示意性地解释以便列出其主要功能元件。图8(及在图9中表示的、就电路而言的其等价物)示出了通过制造明显的四个元件而作出的液滴发生器的简化版本：

[0198] –源项：压电执行器，压电执行器对墨流率(其是进入流率)进行调制；

[0199] –损失项：这些是平衡了进入流率的外出流率。这里，存在3个项：执行器52下方的墨楔形物520，其中可以传播声波的激励主体的喷嘴50和顶部550。

[0200] 谐振器主体(例如，是不锈钢的)被视作不可形变的：壁具有零速度条件，而不管是否在流动或传播。

[0201] 现在将给出液滴发生器的功能元件的物理行为以及与其相关联的等式。为此，确定每个元件的阻抗。

[0202] 通过纳维-斯托克斯方程来描述通过喷嘴50的这些压力液滴。在正弦模式中，在喷嘴中捕捉的墨质量的移动受惯性项的限制。喷嘴阻抗将被标示为Zb：

[0203]

[0204] 其中：

[0205] L喷嘴：喷嘴长度

[0206] Sb：喷嘴截面面积

[0207] ρ：墨密度

[0208] ω:在操作频率下的角频率。

[0209] 在执行器下的墨楔形物520涉及喷嘴的输入处的柱(该柱位于可移动的喷嘴板中但是在将其连接到喷嘴50的区域521之前)、以及位于执行器的有效面下方的墨“盘”。对于该柱，直径例如是500μm，以与再次以示例的方式取为50μm的喷嘴直径相比较。因此，楔形物中的墨速度相比于喷嘴而言非常低(因数100)。因此，流体可以被视为不动(没有惯性效应)。因此，楔形物阻抗仅是其可压缩性项，标示为Zc：

[0210]

[0211] 其中，Ke是可压缩性，以及Ve是区域521的墨体积。

[0212] 波导550是由谐振器的有效面限定的声学元件；它上升到支承谐振器的肩部53的水平。该区域流动有液体，因此，液体环被视为在谐振器和激励主体的护套之间。

[0213] 要提醒的是，液体柱具有区间变化，该柱的阻抗每区段由线理论(linetheory)(在电气模拟中)的公式给出：

[0214]

[0215] 其中ZBC是由电荷阻抗ZAB终止的具有声学阻抗Zb的区段AB的输入处的等价阻抗。

[0216] 压电执行器进而具有可通过局部恒定(质量弹簧模拟)近似所建模的谐振行为。鉴于相对于流体的、与执行器有关的阻抗，执行器是支配性的：在第一阶，激励组件的谐振频率被设置为空气中的1/2郎之万(谐振器)的谐振。

[0217] 由于操作频率是固定的(83.3KHz)，对于更加易读的模型，将不考虑该机械谐振。因此，谐振组件被同化为流率源，这是在谐振器Q的端部处搅动的墨体积。

[0218] 针对外出流率来限定单元阻抗项，从而有可能确定杆的端部处的压力P。与喷嘴阻抗Z喷嘴等价的喷嘴中的压力液滴给出了作为频率的函数的流率，或者甚至给出了用于给定的喷嘴区间的喷射速度调制。

[0219] 之前的公式已经使得能够绘制在5℃温度下的频率响应的曲线(图10A)，该曲线是作为频率的函数的喷射速度调制的模型。速度单元被归一化，这使得能够相对地定位增强(谐振现象)或减弱(传送零，反谐振)激励的频率。

[0220] 注意到在该图中在感兴趣的频率范围中，即，80-90KHz，存在两个值得注意的频率F1和F2，这两个频率在83.3KHz对激励的效率水平有影响。如果这些频率在打印机的操作环境中是稳定的，则该频率总体空间不会引起任何问题；至多，打印机彼此的激励水平可能不同。

[0221] 但是这些频率F1、F2作为温度的函数而改变，这似乎是扰乱用于激励的坚固性的参数。利用“MathCad”软件的模拟使得作为强烈影响参数的墨速度能够被确定。在室温(参见物理手册1990-1991-第71版-第14-32页，以及图16的曲线的实际墨中的速度测量)，墨速度典型地范围在每℃从-3到-4m/s。

[0222] 如在实验上探测的那样，已经在45℃的温度范围上进行同一模拟，这使得能够强调约10KHz的F1、F2的频率偏移(图10B)。作为温度的函数的速度依赖性的指示(sign)是高的，这是由于温度滑动使得频率F2很麻烦，而F1退出工作频率区域。

[0223] 该频率偏移可能似乎足够低；然而，当与约83.3KHz的F1和F2的邻近相结合时，理解到的是当F2与操作频率交叉时有可能在激励水平上有高的变化。

[0224] 上面报告的测试已经使得能够在流体腔内强调声学谐振现象。该现象依赖于墨内的声波的传播速度；作为温度的函数的依赖性因此出现，这将频率上的事件定位得更接近或更不接近于操作频率。

[0225] 利用同一类型的激励调谐，已经作出了补充结果(实际测量)。这些测量利用以下设置而实现了与之前的模拟情形相同的激励主体：在图11中示出的结果。

[0226] 对于这些测量，利用低电压(低激励)，在不同的温度(5℃-45℃)已经作出了在频率扫描期间的破裂长度Lb的测量，以便观察70-100KHz范围上的事件。测量了破裂长度Lb。这些测量是在从5℃到45℃的温度范围上作出的，其中间距为10℃，使用了以下参数：

[0227] –白色素MEK基的墨，

[0228] –喷射速度：20m/s，

[0229] –由实验室装置生成的激励信号(50％占空因数)，

[0230] –配备有压电执行器的标准激励主体(具有图5D的结构)，压电执行器的谐振频率接近于操作频率(操作频率是液滴生成频率)。

[0231] 在图11中示出的结果示出了关于操作频率83.3KHz的许多事件。这些曲线作为温度的函数而交叉，并且破裂长度的绝对最小值作为温度的函数而显著漂移。该操作使激励坚固性劣化。

[0232] 这些补充结果确认了所观察到的上面已经报告的扰乱。另一方面，它们示出了在以下温度维持液滴生成设备的稳定操作的困难或者甚至不可能性：在至少两个远离约15℃或20℃的正温度，例如一方面远离5℃和/或15℃，另一方面远离30℃和或35℃和/或45℃，更一般地在范围以方面从5℃或15℃到另一方面35℃或45℃或者甚至50℃的温度范围中。

[0233] 其他工作已经确认了与流体腔中存在的谐振有关的扰乱的影响的假设。已经对具有打印头G的液滴发生器作出了实际测量，打印头G的机械简化(因此，腔和谐振器是圆柱形的，为如图5A中的类型)使得能够更加容易地计算流体腔的谐振行为。

[0234] 因此已经针对图5A的那个类型的激励主体实施了补充测试。

[0235] 更精确地，已经针对三个温度以低激励调查了作为频率的函数的破裂长度。由于激励电压是7伏特，它使得能够始终具有“慢”卫星，并且因此根据毛细不稳定性的线性理论，破裂长度与激励效率直接相关。

[0236] 所测试的温度是5℃、25℃和45℃。

[0237] 所使用的墨是加压白色度MEK基墨以达到20m/s的恒定喷射速度。已经在恒定的波长下作出了测试；因此，不作为频率的函数而重新调整喷射速度，并且获得抛物型外壳，这反映了物理毛细不稳定性现象，将在运用结果时考虑该现象。

[0238] 在图12A-C中，已经表示了来自Lb的测量的点、以及腔中的谐振和反谐振频率，腔中的谐振和反谐振频率在数值上是根据发生器的机械配置和在不同温度下墨中的声速而计算出的。传送零(反谐振)由竖直杆来确定。峰Pc(图12A和B)或PC1、PC2(图12C)表示液体中的谐振峰值。

[0239] 对于5℃(图12A)：

[0240] 已经利用墨中的速度c＝1170m/s来调整了理论模型。执行器的谐振频率约为64KHz。该模型进一步给出了对应于46kHz和74kHz的两个传送零。对于46kHz，相关联的效率减小被再次发现；但是，对于74kHz，不可能读出这些值，这是由于该破裂处于自然破裂的噪声中。

[0241] 该模型还预测到了在破裂长度的曲线上显著地观察到的在约57kHz处的谐振峰值。还强调了64kHz处的谐振现象，就幅度而言，它是占优势的，这是因为它是由执行器强加的。

[0242] 对于25℃(图12B)：

[0243] 已经利用作为-3.5m/s/℃的斜率的c＝1100m/s来调整了该理论模型。两个传送零均位于约42kHz和69kHz。这通过如下实验数据而很好地被确认：该实验数据在这些频率下导致激励的子效率(sub-efficiency)。在约53KHz处也很好地强调了墨腔中的声学谐振。也很好地看见执行器谐振，但是分辨率不足以精确地定位可能处于63kHz和64kHz之间的该破裂长度最小值。

[0244] 对于50℃(图12C)

[0245] 已经利用了作为-3.5m/s/℃的斜率的c＝1030m/s来调整了理论模型。第一个零被发现于40kHz略微前面，而第二个零被发现于65kHz。后者非常接近于操作频率并且因此变成与位于64kHz处的执行器的谐振峰值叠加。

[0246] 为了解决上面观察到的异常，建议调整该系统的在喷嘴10附近的声学阻抗，更具体地流体腔的声学阻抗。

[0247] 该声学阻抗作为频率的函数而变化，尤其是当这围绕操作频率而变化时。

[0248] 在图13A中，表示了作为频率的函数的并且针对给定温度的、该声学阻抗中的典型时间改变(在喷嘴10附近或在喷嘴10处)。系统的操作频率(换言之，腔和执行器的操作频率)由ft来标识，并且所述声学阻抗在该操作频率下的值被指定为ZT(ft)。在图5A-5D的情况下，该操作频率由谐振器和由腔来限定。在图5E的情况下，通过不锈钢圆柱体32的几何结构来限定操作频率。

[0249] 如在图13A中看到的那样，声学阻抗围绕ft均匀地或平滑地变化。但是，当上面阐述的类型的扰乱出现时，在该曲线图中，尤其是在操作频率附近，例如，围绕操作频率的+10kHz或+5kHz的间隔中，谐振或反谐振的一个或更多个峰值P1、P2出现。

[0250] 该阻抗变化导致了喷嘴中的喷射速度调制(或者甚至激励效率)的幅度以及因此的破裂长度变化。

[0251] 进一步地，图13A的曲线图作为温度的函数而改变。在某个温度例如在5℃或在15℃、不存在于所搜索的频率间隔中的诸如峰值p1、p2的峰值可以出现同一频率间隔中在另一温度例如在30℃或在35℃。

[0252] 根据本发明，限定围绕操作频率ft的+10kHz或+5KHz的频率范围[f1,f2]。该系统为使得当频率在该范围中变化时，温度T下的喷嘴中的速度调制的值相对于25℃下喷嘴中的速度调制在以下间隔之外不变化：该间隔介于0.25(或0.5)与2(或者甚至4)之间；温度T为15℃与35℃，优选地还为5℃和/或10℃和/或20℃，进一步优选地还为45℃或者甚至50℃，进一步优选地为介于至少15℃(或10℃或5℃)到至少35℃(或到40℃或到45℃或到50℃)的温度范围中所包括的任何温度。速度调制的该间隔的示例由图13B中的水平粗线来表示。因此，避免了：

[0253] –一方面，反映扰乱的峰值(诸如图13B中的P’1和P’2)的在接近于ft的间隔中的存在；

[0254] –另一方面，作为温度的函数的、这样的峰值中到ft的漂移。

[0255] 注意到，可以根据上面已经提到的公式计算阻抗。根据该计算，喷射速度调制及其在温度的影响下的变化可以被推断出。

[0256] 因此，在恒定的激发电压，根据作为频率的函数的Lb(上面已经另外给出其公式)上的变化的测量，可以估计或推断出该速度调制。实际上，Lb上的变化反映了阻抗上的变化。

[0257] 可替换地，有可能测量或估计作为频率的函数的、压力上的变化。在喷嘴10处，压力上的这些变化表示或反映了Lb上的变化以及声学阻抗上的变化(即，喷射速度调制)。

[0258] 上面提供的解决方案可以通过修改旨在于接收墨的激励主体的内部容积的配置来实现，给予它一形状以使得能够作出声学阻抗上的变化。

[0259] 换言之，内部容易包括具有第一声学阻抗的至少一个第一部分、和具有不同于第一声学阻抗的第二声学阻抗的至少一个第二部分。

[0260] 例如，在腔中，可以引入一个元件或装置，以使得能够做出阻抗上的该变化。该解决方案的实施例被表示于图14A-14E中。

[0261] 图14A的设备(分别为图14B、图14C、图14D、图14E)对应于图5A(分别为图5B、图5C、图5D、图5E)的设备，相同的参考标号指代相同的元件。在这些图14中的每个图中，环形的环27、37、47、57已经被引入在腔的内部容积中。该环的外直径基本上等于外壳25、32、42的内直径，而其内部直径不会阻碍流体流动。用于该环的材料优选地与谐振器的材料相同，例如，不锈钢。

[0262] 在这些图中，环被表示于腔的下部分中。可替换地，环可以被放置在另一部分中，例如，根据在这些图的每个图上的虚线中表示的布置。从而，环会具有腔的对声学阻抗进行修改的同一作用。

[0263] 更一般而言，还注意到，在这些图上，腔的内部形状包括：

[0264] –第一直径的和沿着所述腔的纵轴测量的第一长度的第一圆柱区域251、321、421、521、621，

[0265] –与第一直径不同的第二直径的和沿着所述腔的纵轴测量的第二长度的第二圆柱区域252、322、422、522、622。

[0266] 在根据虚线所指示的位置来定位图14的每个图的环的情况下，第一圆柱区域和第二圆柱区域不同于上面提到的那些圆柱区域。

[0267] 如将在下面示出的那样，图14的示例中的、由腔中的不同直径引起的声学阻抗中的差异或变化使得能够从操作频率的区域中去除由对于容纳液体的腔来说唯一的谐振所导致的寄生频率，并且因此使得能够稳定速度调制。

[0268] 不同的直径使得能够作出流体长度上的变化。在图14A和图14D的结构的情况下(其中，谐振器浸到旨在于容纳流体的腔中)，创建机械执行器(包括压电元件21、51、环形凸缘23、53和与流体接触的部分22、52)的长度La与旨在于容纳流体柱的腔的该部分或一部分的长度Lf之间的比率；该比率可以例如被包括在4和6或4和10或100之间。在图14D的情况下，长度Lf对应于环57未占据的区域B的部分的长度。即使如果流体柱(其长度未被环的存在所修改)剩下，旨在于容纳流体的腔的一部分的长度上的调制使得能够从操作频率的区域中去除寄生频率。

[0269] 已经利用图14D的激励主体的结构、利用长度在最后调查时为3.6mm的环来作出了测试。在图15A-15C中示出了结果：

[0270] –图15A表示作为温度的函数的、电压Ve、Vs、Vr和比率Vs/Ve上的时间改变；该图15A显示出存在压电设置点上的非线性变化。因此，非常有利地将其与结合图7A讨论的结果相比较；

[0271] –图15B表示在不同温度(5℃-45℃，间距为10℃，在5℃、15℃、25℃、35℃、45℃)的作为激活电压的函数的破裂长度Lb；注意到，以正确的顺序适当地堆放了这些曲线；再次，与图7B的曲线的比较是非常有利的，

[0272] –图15C表示在不同的温度(5℃-45℃，间距为10℃，在5℃、15℃、25℃、35℃、45℃)的作为频率的函数的破裂长度Lb；作为温度的函数、以正确的顺序适当地堆放了这些曲线，并且这些曲线彼此不相交。该结果比图11中观察的结果高很多，在图11中，顺序是错误的并且曲线彼此相交。

[0273] 已经利用“标准的MEK基”类型墨并且然后利用“酒精基”类型墨作出了补充测试。所获得的结果类似于之前两种墨，并且确认了3.6mm环的最佳特性。

[0274] 环的存在使得墨腔的容积能够减小，这有利于在维护操作期间液滴发生器的清洗。

[0275] 上面的测试显示出本发明使得能够(通过速度)贯穿所考虑的温度和墨范围来实现强壮的操作。本发明使得能够去除激励效率上的任何扰乱事件。在所获得的大多数曲线上注意到了显著的改进，即，随机操作被切换到良好控制的操作。

[0276] 其中将环插入到调制主体的腔中的本发明的实施例可以由直接加工调制主体中的环功能所替代，因此，调制主体变成单件并且调制主体具有截面面积上的变化，因此具有与在图14A-14E中所表示的轮廓相同或类似的轮廓。

[0277] 根据另一实施例，探测了除了不锈钢之外的各种材料中的声波速度上的差异。然后用具有这些其他材料之一的谐振器替代所使用的不锈钢。

[0278] 该解决方案使得上面结合图13B而给出的条件能够被满足。

[0279] 该解决方案还使得在保持同一操作频率的同时能够修改谐振器长度。利用谐振器长度上的修改完成了另一材料的选择，其中谐振器长度首先与速比成比例。

[0280] 如果速度大于不锈钢中的速度，则谐振器的凸缘下方的杆(图5A和图5D或图14A和图14D的情况)将被扩展；相反地，如果速度更低，则将缩短凸缘下方的杆。因此，可以例如按照根据发明的之前的教导来修改容纳流体的谐振腔的长度：

[0281] –在围绕操作频率ft的+5KHz的频率范围中，在执行器和腔的操作频率下具有值ΔVj(ft)的来自喷嘴的喷射速度调制、以及在15℃温度和在35℃温度的该喷射速度调制不在0.25ΔVj(ft)和4ΔVj(ft)之间的间隔之外变化；

[0282] –和/或机械执行器长度与旨在于容纳流体柱的腔的该部分或一部分的长度之间的比率严格地高于4；该比率可以例如在4和6之间或4和10或100之间。

[0283] 在该情况下，流体腔的谐振和反谐振频率将位移或拒绝于激励操作区域之外。

[0284] 表格I收集了与这些其他材料中的声波速度有关的数据。

[0285] 表格I

[0286]

[0287] 如果这些其他材料之一被保留用于谐振器杆，则将不会呈现墨中的声波的扰乱效应。

[0288] 更一般而言，除了不锈钢之外的全部金属材料或矿物材料也可以是适合的。

[0289] 该选择进一步使得可能能够减少谐振器的长度以及因此能够减少腔长度，这更进一步地使得能够避免如上面给出的寄生谐振。

[0290] 不管激励主体的结构是图5A-5D的激励主体的结构还是图14A-14D的激励主体的结构，由于容纳墨的腔中的谐振而导致的扰乱效应不会发生。

[0291] 具有根据上面细化的实施例之一的设备的、用于对形成墨液滴的方法加以实现的喷墨设备或打印机是已经结合图1和图2所描述的类型的。

[0292] 因此，这样的设备包括：

[0293] –液滴发生器60，液滴发生器60容纳由墨线路保持在压力下的导电墨，并且发射至少一个喷墨，

[0294] –用于每个喷墨的充电电极64，电极具有喷射所通过的缝隙。

[0295] –组件，组件包括放置在喷射轨线的任一侧和充电电极的上游上的两个偏转板65，[0296] –槽62，槽62用于回收未被用于打印的喷射的墨以便将墨放回到墨线路并且因此被重复利用。

[0297] 已经结合图1和图2描述了该喷射类型的操作。这里将简单地提到在液滴发生器中容纳的墨从至少一个测量喷嘴10逃离，因此形成至少一个喷墨。在喷嘴的上游放置的周期性激励设备(未示出)(例如，周期性激励设备包括在墨中放置的压电陶瓷)的作用下，喷墨以与激励信号的周期对应的规则时间间隔破裂于喷嘴的喷射上游的精确位置处。通常由激励设备的周期性振动在喷射的所谓的“破裂”点13处引起喷墨的该被强迫的分裂。

[0298] 除了上面的装置之外，这样的设备可以进一步包括用于对这些装置中的每个装置单独的操作、以及所施加的电压进行控制和调节的装置5。下面结合图17更精确地描述这些装置5。

[0299] 在该图中，控制器装置5的组件包括如下电路，该电路使得用于驱动打印头的电压、以及尤其是要被施加到电极的电压以及压电激发电压能够被发送到打印头。

[0300] 该组件5可以进一步从打印头接收下行信号，尤其是使用位置和/或液滴速度传感器测量的信号，并且可以对这些信号进行处理并且将这些信号用于控制打印头和墨线路。尤其是，为了处理来自这样的传感器的信号，组件5可以包括如下装置：用于对来自该传感器的该信号进行模拟地放大的装置，用于对该信号进行数字化(将信号变换为一列数字样本的A/D转换)的装置，用于对信号进行降噪的装置(例如，用于样本的一个或更多个数字滤波器)，用于搜索信号的最大值(该列样本的最大值)的装置。

[0301] 该控制器组件5可以与用于将流体发送到打印头/用于从打印头接收流体的装置500通信。

[0302] 控制器组件5可以与用户接口6通信以向用户通知打印机状态和所执行的测量，尤其是下面描述的那些的类型。控制器组件5包括用于存储与数据处理有关的指令的存储装置，例如以执行上面描述的方法或执行上面描述的类型的算法。

[0303] 根据示例性实施例，控制器5包括嵌入式中央处理单元，中央处理单元本身包括微处理器、一组非易失性存储器和RAM、外围电路，全部这些元件都耦合到总线。数据可以被存储在存储区域中，尤其是用于实现根据本发明的方法的数据或用于对根据本发明的设备进行控制的数据。

[0304] 装置6使得用户能够通过以下操作与根据本发明的打印机交互：例如，通过执行打印机的配置以将其操作调试到生产线的要求(比率，打印速度……)以及更一般地其环境、和/或用于确定的生产阶段的准备、尤其是在生产线上的产品上作出的打印内容，和/或通过实时地显示用于生产的后续事物的信息(消费品的状态、被贴标签的产品的数量……)。这些装置6可以包括观看装置。

[0305] 可以进一步提供用于向电极供应期望电压或将电极带到期望电压的装置。这些装置尤其包括电压源。

[0306] 上面描述的、应用于结合图1和图2描述的类型的打印机(已经在上面提到了其操作)的、根据本发明的激励主体和用于对根据本发明的激励主体进行操作的方法使得能够作出强壮的激励，这不会具有结合已知设备来介绍本申请时所显示出的问题。尤其是，该激励在如下温度是稳定得多的：在远离至少15℃或更多的至少两个温度，尤其是15℃和30℃(或35℃)，优选地，还在5℃和/或10℃和/或20℃，进一步优选地40℃或45℃或者甚至50℃，进一步优选地在15℃和35℃之间的范围中以及更一般地在5℃和50℃之间的范围中的任何温度。

[0307] 利用根据本发明的设备和方法，从所使用的操作频率范围中丢弃“寄生”频率，而不管上面所讨论的任何范围中的温度如何。例如，依赖于所选择的直径和喷射速度，该操作范围在50KHz和150KHz之间。