当hertz写真机连续喷墨工艺产生的墨滴只有开和关两种状态(偏转和不偏转对应于参与打印和不参与打印,或反之) 时,调制墨水射流的上限频率大约为lookhz,意味着每秒钟可能有超过105个相互分离的墨滴喷射到记录介质表 面。这是因为,当直径为10斗m左右的墨水射流以40m/s的速度向前飞行时,墨滴形成的固有频率在800khz左右, 理论上每秒钟内可形成大约8×105个墨滴,即使对现代喷墨印刷也是可观的数字。这里有必要指出,虽然sweet 喷墨系统的墨滴也只有打开和关闭两种状态,但墨水射流直径、控制电极以及墨滴生成频率等方面与hertz方法 存在很大的差异。
下面以简单的方法推导hertz连续喷墨系统每秒钟参与打印的墨滴数量:由于刚开发成连续喷墨印刷技术时以文 本输出为主要目标,根据由文本组成的大量页面内容的统计数字,主要内容为文本的页面覆盖率大约为12.5%, 这里的页面覆盖率定义为页面对象实际记录面积占页面可打印总面积的比例。根据12.5%覆盖率计算,参与打印 的墨滴数量应该在8×100000×0. 125=100000个左右。考虑到墨滴的带电量决定墨滴间的交互作用,并因此而决 定墨滴喷射到纸面的运动轨迹,若不采取其他避免墨滴合并的措施,则为形成墨滴而需的射流切换频率(喷嘴振 动频率)上限应略低于每秒钟产生的墨滴数量。上面对于经典hertz连续喷墨技术应用特点的讨论内容可通过图5-5来说明,图中给出一支已经离开喷嘴的墨水射 流,总长度大约4mm;假定该射流有每秒钟产生1000000个墨滴的能力,加到控制电极(充电电极)上的充电电压 e等于500v,每一个电压脉冲的作用时问长度为loμs,且每秒钟产生4×10000个脉冲。据此推算,在1s的时间内 ,存在电压脉冲作用的总时间等于4×100000μs,没有电压脉冲作用的时间为6×100000μs,因而按作用1个电压脉冲(1oμs)后停止15μs计算,在产生10个充电墨滴后紧跟着是15个不充电墨滴,所有充电墨滴将偏离射流轴线,不会喷射到纸面。 墨滴充电参数并不能代表hertz喷墨的整体特征,但该图还是有一定的典型意义,至少某些早 期hertz连续喷墨系统按图中演示的参数工作:所有未充电墨滴将在纸张上产生记录点,而每一个视觉上可见的 记录点则通常由5 -10个未充电墨滴组成。充电墨滴间的排斥效应很容易观察到,而未充电墨滴则倾向于彼此靠 近并合并,这一现象在未充电墨滴链的两端表现得特别明显,因为在未充电墨滴链的两端是充电墨滴链,而充电 墨滴链处于空气阻力和静电排斥力的双重作用下。此外,墨滴形成的历史效应对墨滴合并也起着重要作用,控制 电压增加时历史效应更明显。考虑到合并后形成的墨滴常常会立即带电,且尺寸也较大,必然影响打印质量,因 此控制电压应尽可能保持得低一些。
由直径10 - 15plm的射流形成的墨滴尺寸很小,喷射到纸面后通过肉眼无法观察到,因而为了在纸面上产生视 觉可见的记录点,至少应该由5 -10个墨滴构成。在此情况下,墨滴的精确定位其实并不重要,一个墨滴的位置 偏离可能形成并不希望的背景颜色,但不影响打印质量。由于这一原因,hertz喷墨对墨滴质量和带电量的控制 不必像sweet喷墨那样精确,无须采取将别的措施保证控制信号与墨滴形成过程同步,甚至历史效应也退居次要 地位。因此,任何hertz喷墨应用系统只使用墨滴形成固有频率,单就墨滴形成而言不必用超声波换能器通过机 械振动形成墨滴。另一方面,考虑到hertz连续喷墨的印刷质量随每秒钟内能产生的墨滴数量的增加而提高,故 超声波换能器还是需要的,但只是用来激励墨水射流,产生数量更多的墨滴。