[其他]用于噴墨印刷的聲透鏡陳列

無效

• 申請號: 87101228
• 申請日: 1987-12-19
• 公開（公告）號: CN87101228A
• 公開（公告）日: 1988-10-05
• 發明（設計）人: 斯科特·艾倫·埃爾羅德;布特勒斯·T·庫理-亞各;卡爾文·F·夸特
• 申請（專利權）人: 施樂公司
• 主分類號: G01D15/18
• 分類號: G01D15/18
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 何耀煌,吳秉芬

本發明涉及聲印刷機，更具體地說，它涉及用于這種印刷機的具有集成聲透鏡陣列的印刷頭。

在可兼用普通紙的直接打印技術的發展方面，已經耗費了大量的精力和費用。雖然傳統的各種噴墨技術因其需要一些帶有小的、容易阻塞的噴射孔噴嘴的基本缺點而受到損害，但是涉及根據要求滴落以及連續流噴墨印刷術的研究和發展活動占去了這種投資中的相當大的部分。很遺憾，噴射孔的尺寸是噴墨技術的關鍵設計參數、因為它決定了噴嘴噴射的墨汁微滴的大小。因此，不能在不犧牲分辨率的情況下增加噴射孔的尺寸。

聲印刷術是一種具有潛在重要性的、另一種可供選擇的直接打印技術。它仍處在早期發展階段，但是現有的證據表明，當它以自己的長處提供顯著的優點時，在與用于或者在普通紙上或者在特殊媒質上印刷的各種普通噴墨系統相比較中，它很可能是有利的。更具體地說，聲印刷術已提高了內在可靠性，因為其中不存在易于阻塞的噴嘴。可以理解，阻塞噴嘴的故障狀態的消除尤其關系到大型噴墨器陣列（例如包括幾千個分離的噴射器的各種頁面寬度陣列）的可靠性。此外，取消了小的噴射孔，因此能夠用比普通噴墨印刷更多種類的墨汁（包括具有更高粘度的墨汁以及包含顏料和其他顆粒成份的墨汁）來進行聲印刷。與該項技術的另外的特點相一致，Elrod等人的一項共同未決和共同轉讓的美國專利申請案（其名稱是“可改變園點大小的聲印刷術”）（D/86359）表明，在工作期間，可以通過或者改變所噴射的各單個微滴的大小、或者調整用于構成所印刷的圖象的單個象素的微滴數目、來控制由聲印刷機印刷的單個象素的尺寸。

眾所周知，聲束在它所投射的物體上施加一種撞擊該物體的輻射壓力。因此，如果聲束從正下方投射在液體槽的自由表面（即，液體與空氣的交界面）上，那么該聲束施加的撞擊該自由表面的輻射壓力可能達到足夠高的量級、足以使液體的單個微滴從該液槽的表面逸出、而不管表面張力的限制力。為了達到所述目的，有利的做法是使聲束在液槽的表面上或者在其附近聚焦，以此增強給定數量的輸入功率的輻射壓力。先前已經把這些原理用于噴墨技術和聲印刷術，使用超聲（射頻）聲束使細小的墨汁微滴從墨汁槽中逸出。例如，K.A.krause的文章“聚焦的噴墨頭”（“IBM????Technical????Dis????losure????Bulletin”V01.16，№4，1973年9月，PP.1168-1170）敘述了一種噴墨技術，其中利用從一個凹形表面發射的、用一個園錐形的孔隙約束的聲束、來推動各墨汁微滴穿出小的噴射孔。Louelady等人在第4，308，547號美國專利“液體微滴發射器”（1981年12月29日頒布）中指出，普通噴墨技術的小噴射孔是不必要的。為此，他們設置一些球面形壓電殼層作為換能器、用于提供聚焦的聲束，以便從墨汁槽的自由表面噴射墨汁微滴。他們還提出一種由一些平面換能器驅動的聲喇叭，用于從涂復著墨汁的帶上噴射墨汁微滴。此后，為了減少聲印刷頭的成本以及簡化多噴射器陣列的制造工藝，C.F.Quate等人在一項共同未決和共同轉讓的美國專利申請案中（D/85155）（1985年9月16日提出申請，申請號776，291，其名稱是“漏隙瑞利波無噴嘴液體微滴噴射器”）引入一個平面交叉指型換能器（IDT）和平面IDT陣列。Quate等人還揭示：可以或者直接通過調制聲束的方法，或者間接地隨著來自可適當控制的射頻信號源的功率輔助脈沖串來控制微滴噴射過程。

交叉指型換能器（IDT）提供了一種用于制造聲微滴噴射器陣列的經濟的工藝，但是其空心聲束的焦點圖案導致比某些應用場合所希望的、對墨汁表面高度的較小的變化有更高的敏感性。因此，仍然存在一種對能夠以適度的成本費用裝配高噴射穩定性聲微滴噴射器陣列的工藝技術的需求。

本發明為響應上述需求，設置了若干球面形聲透鏡陣列，用于使各射頻聲波聚焦到本質上受衍射限制的、在墨汁槽自由表面或在其附近的各焦點。這些透鏡形成相對地免除了局部幅度變化的各種焦點圖案，因此可以用它們制造具有相對穩定特性的、用于聲印刷術的聲印刷頭。

結合各附圖閱讀如下的詳細描述，可以明白本發明的其他一些特征和優點，在這些附圖中：

圖1是根據本發明構成的聲印刷頭的等角視圖;

圖2是示于圖1中的印刷頭的橫截面圖（工作期間印刷頭浸沒在墨汁槽中的情況）;

圖3是一種更改的印刷頭等角視圖，其中聲束被換能器部分地預聚焦;

圖4A至4D是說明能夠應用本發明的某些印刷機結構形式的示意圖;