CN1796117A - 微小液滴喷出装置及使用它的喷墨记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微小液滴喷出装置,是使静电力作用于至少含有微粒和溶剂并带有电荷的溶液而喷出微小液滴的微小液滴喷出装置。该装置具有:使静电力作用于溶液而从喷出口中连续地喷出微小液滴的喷出设备、基于控制信号使从喷出设备中喷出的微小液滴偏向的偏向组件、将从喷出设备中喷出而直线前进的微小液滴及被偏向组件偏向了飞行方向的微小液滴的任意一方回收的回收组件。喷出机构也可以还具有使微小液滴向与偏向组件所偏向的方向不同的方向偏向的析像度增加组件。该装置可以高速并且稳定地喷出微小的液滴,并且是廉价的装置。
Description
技术领域
本发明属于喷出微小液滴的微小液滴喷出装置的领域,具体来说,涉及使静电力作用于至少含有微粒的溶液而喷出微小液滴的微小液滴喷出装置及使用它的喷墨记录装置。
背景技术
一直以来,作为喷出微小液滴的装置,例如有使静电力作用于具有带电的微粒的墨液而使之喷出的静电式的喷墨记录装置。作为此种静电式喷墨记录装置,已知有特开平10-1384893号公报(以下称作专利文献1)中所公布的喷墨记录装置。
图17中,表示专利文献1中所公布的喷墨记录装置的喷墨头的概念图。
图17是专利文献1中所公布的静电式喷墨记录装置的喷墨头的一个例子的构成概略图。同图中所示的喷墨头100仅概念性地表示了专利文献1中所公布的喷墨头1的一个喷出部,具备喷头基板102、墨液导引104、绝缘性基板106、控制电极108、对置电极110、DC偏置电压源112、脉冲电压源114。
这里,墨液导引104被配置于喷头基板102之上,在绝缘性基板106上,在与墨液导引104的配置对应的位置上开设有贯穿孔(喷出口)116。墨液导引104穿过该贯穿孔116,其凸状的头端部分104a向绝缘性基板106的记录介质P侧的表面的上部突出。另外,喷头基板102和绝缘性基板106被拉开给定的间隔配置,在两者之间形成有墨液Q的流路118。
控制电极108在各个喷出部上,被按照包围贯穿孔116的周围的方式,成环状地设于绝缘性基板106的记录介质P侧的表面。另外,控制电极108被与对应于图像数据地产生脉冲电压的脉冲电压源114连接,该脉冲电压源114被借助DC偏置电压源112接地。
另外,对置电极110被配置于与墨液导引104的头端部分104a相面对的位置上,并被接地。记录介质P被配置于对置电极110的墨液导引104侧的面的表面。即,对置电极110作为支撑记录介质P的压盘发挥作用。
在记录时,利用未图示的墨液的循环机构,包含带有与施加在控制电极108上的电压相同极性的电的微粒(色料粒子)的墨液Q在墨液流路118内被从图中右侧向左侧循环。另外,利用DC偏置电压源112,总是向控制电极108施加例如1.5kV的高电压。此时,墨液流路118内的墨液Q的一部分因毛细管现象等而穿过绝缘性基板106的贯穿孔116,被浓缩于墨液导引104的头端部分104a。
当从脉冲电压源114对被偏置电压源112偏置为1.5kV的控制电极108施加例如0V的脉冲电压时,在控制电极108上就会施加将两电压重叠了的1.5kV。该状态下,墨液导引104的头端部分104a附近的电场强度比较低,浓缩于墨液导引104的头端部分104a的含有色料粒子的墨液Q不会从墨液导引104的头端部分104a中飞出。
另一方面,当从信号电压源114向被偏置为1.5kV的控制电极108施加例如500V的脉冲电压时,在控制电极108上就会施加将两电压重叠了的2kV。其结果是,浓缩于墨液导引104的头端部分104a的含有色料粒子的墨液Q就会因静电力而从该头端部分104a中作为墨液液滴R飞出,被接地的对置电极110吸引而吸附于记录介质P上,形成色料粒子的斑点。
这样,通过在使喷墨头100和支撑于对置电极110上的记录介质P相对地移动的同时,利用色料粒子的斑点进行记录,在记录介质P上,就会记录下与图像数据对应的图像。
此种静电式喷墨具有如下特征,即,能够实现微小液滴的形成,能够实现高析像度描绘。特别是,在静电式喷墨当中,利用作为墨液使用了在载体液中分散有带电的色料粒子的绝缘性墨液的静电式喷墨方式,就难以产生记录介质上的斑点的渗润,可以用于各种记录介质的图像记录。
但是,专利文献1中所公布的喷墨记录方式虽然具有如上所述的优良特性,但是另一方面,由于从施加驱动电压直至喷出液滴的响应性低,因此在记录频率的提高上有限制,另外,容易因喷出部的墨液液滴的喷出经历而使对于驱动电压的喷出响应性改变,有可能使液滴的喷出变得不稳定。另外还有如下的问题,即,由于用高驱动电压进行墨液液滴的喷出/非喷出,因此需要昂贵的驱动器,控制也十分烦杂。
发明内容
本发明的第1课题在于,解决所述以往技术的问题,提供可以高速并且稳定地喷出微小的液滴并且廉价的微小液滴喷出装置。
另外,本发明的第2课题在于,解决所述以往技术的问题,提供能够实现高速描绘并且喷出稳定性高、廉价的喷墨记录装置。
为了解决所述第1课题,本发明的方式1的第1形态提供一种微小液滴喷出装置,是使静电力作用于至少含有微粒和溶剂并带有电荷的溶液而喷出微小液滴的微小液滴喷出装置,其特征是,具有:具备喷出口并使静电力作用于所述溶液而从所述喷出口中连续地喷出所述微小液滴的喷出机构、基于控制信号使从所述喷出机构中喷出的所述微小液滴偏向的偏向机构、将从所述喷出机构中喷出而直线前进的微小液滴及被所述偏向机构偏向了飞行方向的微小液滴的任意一方回收的回收机构。
这里,本方式的第2形态中,所述喷出机构最好具有使所述微小液滴向与所述偏向机构所偏向的方向不同的方向偏向的析像度增加机构。
另外,所述析像度增加机构最好为使静电力作用于所述溶液及所述微小液滴的至少一方而使所述微小液滴偏向的机构。
另外,所述析像度增加机构最好为使所述微小液滴周期性地向多个方向偏向的机构。
另外,所述析像度增加机构最好具有被绕着所述喷出口平行地配置的第1控制电极及第2控制电极、控制向所述第1控制电极及所述第2控制电极施加的电压的控制部。
另外,所述喷出机构最好具有多个喷出口。
另外,所述微粒最好为带有电荷的带电微粒。
另外,所述微粒最好含有电荷及色料。
另外,为了解决所述第2课题,本发明的方式2提供一种喷墨记录装置,是使用所述方式1的微小液滴喷出装置,将所述溶液制成墨液的喷墨记录装置,其特征是,所述偏向机构基于与图像信号对应的所述控制信号,使从所述喷出机构喷出的所述微小液滴偏向,使从所述喷出机构喷出后直线前进的所述微小液滴及被所述偏向机构偏向了飞行方向的所述微小液滴的任意一方命中记录介质,所述回收机构将未命中所述记录介质的所述微小液滴回收,在所述记录介质上形成基于所述图像信号的图像。
另外,所述喷出机构最好具有具备所述喷出口的喷出部、配置于所述喷出部和所述偏向机构之间并在与所述喷出部之间形成给定电场的对置电极。
另外,所述对置电极最好在所述微小液滴的飞行路径上具有开口部。
另外,最好还具有背面电极,其被配置于夹隔所述偏向机构与所述喷出机构相面对的位置上,在与所述喷出机构之间形成给定电场。
另外,所述偏向机构最好为使飞行着的所述微小液滴偏向的电场或磁场的施加机构。
另外,所述偏向机构最好为用于使飞行着的所述微小液滴偏向的空气流的产生机构。
另外,最好还具有循环机构,其将所述墨液向所述喷出机构供给,将未被所述喷出机构喷出的墨液回收。
另外,最好还具有回收墨液供给机构,其将被所述回收机构回收的墨液向所述循环机构供给。
另外,最好还具有调整所述墨液的墨液浓度的墨液浓度调整机构。
根据本发明的方式1,可以将微小液滴直径的液滴高速并且稳定地喷出。另外,可以用低电压进行与控制信号对应的液滴的控制,从而可以降低成本。
另外,特别是在本方式的第2形态中,因还使微小液滴向与偏向机构所偏向的方向不同的方向偏向,因而就可以使微小液滴从喷出机构向多个方向飞行(喷出),从而可以用比喷出口的配置密度更高的密度喷出微小液滴。
另外,即使在配置多个喷出口时,也可以不将相邻的喷出口接近地配置,而实现高密度的微小液滴的喷出。
根据本发明的方式2,可以将微小的液滴直径的墨液液滴高速并且稳定地喷出,可以用高画质,而在所述方式2中可以用高析像度并且用高画质,高速地描绘出描绘稳定性高的图像。
另外,可以用低电压进行与图像信号对应的墨液液滴的控制,从而可以降低成本。
另外,特别是在本方式的第2形态中,可以用低电压进行与图像信号对应的微小液滴的控制,从而可以降低成本。另外,因使微小液滴向与偏向机构所偏向的方向不同的方向偏向,因而就可以使微小液滴从喷出机构向多个方向飞行(喷出),从而可以实现比喷出口的配置密度更高的析像度的图像记录。这样,即使在降低了喷出口的配置密度的情况下,也可以记录高析像度的图像。
另外,通过使用具有包含电荷及色料的微粒的墨液,就可以喷出浓缩了含有色料的微粒的墨液液滴,从而可以形成图像的渗润少的高画质的图像。
另外,通过设置与喷出机构相面对的电极,在喷出部(喷头)和对置电极之间形成给定电场,就可以使作用于喷出部(喷头)上的静电力更为稳定,更加稳定地喷出微小液滴(墨液液滴),从而可以用更高画质高速地描绘出描绘稳定性高的图像。
另外,通过设置背面电极,在喷出部(喷头)和背面电极之间形成电场,就可以更为正确地控制微小液滴(墨液液滴)的飞行路径。
附图说明
图1是表示作为本发明的微小液滴喷出装置的一个方式的喷墨记录装置的一个实施例的概略构成图。
图2A是图1所示的喷墨记录装置的喷头及对置电极周边部的一个实施例的局部剖面放大图,图2B是图2A的IIB-IIB线向视图。
图3是示意性地表示在图1所示的喷墨记录装置的单列行构造的喷头的喷出口的基板上排列有多个喷出口的一个实施例的说明图。
图4是图2A的IV-IV线向视图,示意性地表示图3所示的单列行构造的喷出头的导引电极的平面构造。
图5A是表示图2A所示的喷头的喷出部附近的构成的局部剖面立体图,图5B是说明图5A所示的喷头的墨液导流堰的形状尺寸的说明图。
图6A~图6C分别是用于说明图1所示的喷墨记录装置的墨液液滴喷出方法的概念图。
图7是表示本发明的喷墨记录装置的其他的实施例的概略构成图。
图8是表示作为本发明的微小液滴喷出装置的一个方式的喷墨记录装置的其他的实施方式的一个实施例的概略构成图。
图9A是表示图8所示的喷墨记录装置的喷出机构的喷头及对置电极周边部的概略构成的示意性的剖面图,图9B是图9A的B-B线剖面图。
图10是图9B的X-X线剖面图,示意性地表示在图8所示的喷墨记录装置的单列行构造的喷头的喷出口基板上排列有多个喷出口的一个实施例。
图11是图9B的XI-XI线剖面图,示意性地表示图10所示的单列行构造的喷墨头的第1控制电极及第2控制电极的平面构造。
图12是表示图9A所示的喷头的喷出部附近的构造的局部剖面立体图。
图13A~图13C分别是用于说明图8所示的喷墨记录装置的墨液液滴喷出方法的概念图。
图14是表示施加在图9B所示的喷头的第1控制电极上的电压的电压波形和墨液液滴的喷出时刻的图。
图15是示意性地表示从图8所示的喷墨记录装置的墨液液滴的喷头中向记录介质或导流板的飞行路径的说明图。
图16是表示本发明的喷墨记录装置的其他的实施例的概略构成图。
图17是表示以往的喷墨记录装置的喷墨头的一个例子的示意图。
具体实施方式
下面将基于附图所示的优选实施例,对本发明的方式1的微小液滴喷出装置及本发明的方式2的喷墨记录装置进行详细说明。
首先,参照图1~图7,对本发明的方式1的实施方式1的微小液滴喷出装置及本发明的方式2的实施方式1的喷墨记录装置进行说明。
图1是表示使用作为本发明的方式1的实施方式1的微小液滴喷出装置的本发明的方式2的实施方式1的喷墨记录装置的一个实施例的概略构成图。
如图1所示,喷墨记录装置10具有:设有喷出微小液滴的喷出口的喷头(喷墨头)20、在与喷头20之间形成给定电场的对置电极22、保持记录介质P的背面电极24、使从喷头20中喷出的微小液滴偏向的偏向机构26、向喷头20供给墨液的墨液罐28及墨液供给流路30、将由偏向机构26偏向了的微小液滴回收到墨液罐28中的导流板32及第1墨液回收流路34。这里,喷头20及对置电极22构成本发明的喷出机构16。
这里,第1偏向电极40及第2偏向电极42虽然被与设于喷头20上的喷出部对应地配置多个,但是为了容易理解地表示构成,在图1中,仅表示了多个第1偏向电极40及第2偏向电极42的1个第1偏向电极40、第2偏向电极42及导流板32。
下面,对喷出机构16进行详细说明。
图2A中,表示构成图1所示的喷墨记录装置10的喷出机构16的喷头20及对置电极22的周边部的一个实施例的局部剖面放大图,图2B中,表示用于说明图2A的喷头20的墨液导引54、喷出口62及喷出电极58的图2A的IIB-IIB线向视图。
喷出机构16如上所述,由喷头20、配置于与喷头20的墨液喷出侧的面相面对的位置上的对置电极22构成。
喷头20在与对置电极22之间形成给定强度的电场,将微小液滴直径的墨液液滴连续地喷出,具有喷头基板52、墨液导引54、形成了喷出口62的喷出口基板56。在喷出口基板56上,包围喷出口62地配置有喷出电极58。
另外,喷头基板52和喷出口基板56被以相互面对的状态分开给定间隔地配置。由形成于喷头基板52和喷出口基板56之间的空间形成向各喷出口62供给墨液的墨液流路64。
为了高速地进行图像记录,喷头20具有将多个喷出口(喷嘴)62单列地配置多个的单列行构造。图3中,示意性地表示在此种单列行构造的喷头20的喷出口基板56上单列地排列有多个喷出口62的样子。而且,图2A及图2B中,为了容易理解地表示喷墨头的构成,仅表示了多个喷出口当中的1个喷出口。
在本方式的喷头20中,可以自由地选择喷出口62的个数、其物理性的配置位置等。例如,不仅可以是如图3所示的单列行构造,也可以是具有多列行构造的形式。另外,也可以是沿与喷嘴列的方向正交的方向扫描的所谓连续喷头(梭型)。
另外,本发明的喷墨头在单色及彩色的哪一种记录装置中都可以适用。
在此种喷头20中,例如可以使用将含有颜料等色料的微粒(以下称作色料粒子)分散在绝缘性的液体(载体液)中而成的墨液Q。这样,向设于喷出口基板56上的喷出电极(控制电极)58施加偏置电压(驱动电压),使喷出口62产生电场,将喷出口62的墨液利用静电力喷出。
以下,将对图2A及图2B所示的本方式的喷头20的构造进行更为详细地说明。
如图2A所示,喷头20的喷出口基板56具有绝缘基板66、导引电极60、喷出电极58、绝缘层68。在绝缘基板66的图中上侧的面(与喷头基板52相面对的一侧相反的面)上,依次层叠有导引电极60和绝缘层68。另外,在绝缘基板66的图中下侧的面(与喷头基板52相面对的一侧的面)上,形成有喷出电极58。
另外,在喷出口基板56上,贯穿绝缘基板66地形成有用于喷出墨液液滴R的喷出口62。喷出口62如图2B所示,是将长方形的两方的短边侧制成半圆形的沿墨液流动方向细长的茧形的开口(狭缝),具有墨液流动方向的长度L和与墨液流向正交的方向的长度D的纵横尺寸比(L/D)在1以上的形状。
在本实施方式中,像这样,通过将喷出口62设为墨液流向的长度L和与墨液流向正交的方向的长度D的纵横比(L/D)在1以上的开口(将墨液流向设为长边的具有形状异向性的形状、将墨液流向设为长边的长孔形状),墨液就容易流向喷出口62。即,可以提高墨液向喷出口62的供给效率,可以提高频率响应性,另外也可以防止堵塞。
即,本发明中,如图2B所示,喷出口62最好被按照使其细长的茧形的狭缝的长边方向与墨液流向平行的方式形成。所以,在图3所示的单列行构造的喷头20的情况下,多个喷出口62也最好被按照使其各个细长的茧形的狭缝的长边方向与墨液流向平行的方式形成,其结果是,喷头20最好被按照使多个喷出口62沿与墨液流向正交的方向以单列排列的方式形成。而且,在该单列行构造的喷头20的情况下,记录介质的搬送方向最好与墨液流向平行。
本实施方式中,虽然将喷出口62作为细长的茧形的开口而形成,但是并不限定于此,只要可以从喷出口62喷出墨液,可以设为近似圆形、椭圆形、长方形、菱形、平行四边形等任意的形状。例如,可以设为将墨液流向作为长边的矩形或将墨液流向作为长轴的椭圆形或菱形。另外,也可以设为将墨液流动的上流侧作为上底边,将下流侧作为下底边,墨液流向上的高度比下底边更长的梯形。该情况下,既可以使上流侧的边更长,也可以使下流侧的边更长。另外,也可以设为如下的形状,即,在将墨液流向作为长边的长方形的两方的短边侧,连接有直径比该长方形的短边更大的圆。另外,喷出口62相对于其中心,既可以是在上流侧和下流侧对称的形状,也可以是非对称的形状。例如,也可以将矩形的喷出口的上流侧和下流侧的至少一方的端部设为半圆状而形成喷出口。
喷头20的墨液导引54由具有给定的厚度的陶瓷制平板或聚亚酰胺等树脂制平板等构成,被与各喷出口62(喷出部)对应地配置于喷头基板52之上。墨液导引54被与茧形的喷出口62的长边方向的长度对应地宽边地形成。如上所述,墨液导引54穿过喷出口62,其头端部分54a向喷出口基板56的记录介质P侧的表面(绝缘层68的表面)的上方突出。
墨液导引54的头端部分54a被制成随着朝向对置电极22侧行进而逐渐地变细的近似三角形(乃至梯形)。墨液导引54被按照使头端部分54a的倾斜面与墨液流向交叉的方式配置。这样,由于流入喷出口62的墨液沿着墨液导引54的头端部分54a的倾斜面到达头端部分54a的顶点,因此就在喷出口62中稳定地形成墨液的弯月面。
另外,通过将墨液导引54沿喷出口62的长边方向宽边地形成,就可以缩短与墨液流向正交的方向的宽度,可以减少对墨液的流动造成的影响,并且可以稳定地形成后述的弯月面。
而且,墨液导引54的形状并没有特别限制,例如也可以不是头端部分54a随着朝向对置电极22侧行进而变细的形状,可以适当地变更。例如,也可以在墨液导引54的中央部分,沿图中上下方向形成利用毛细管现象使墨液Q会集在头端部分54a中的成为墨液导引槽的缺口。
另外,在墨液导引54的最头端部,最好蒸镀有金属。通过在墨液导引54的最头端部蒸镀金属,墨液导引54的头端部分54a的介电常数就会实质上增大。这样,就容易产生强电场,可以提高墨液的喷出效率。
如图2A和2B所示,在绝缘基板66的下面(与喷头基板52相面对的面)上,形成有喷出电极58。喷出电极58被按照包围细长的茧形的喷出口62的周围的方式,沿着喷出口62的周缘,配置为将墨液流向上流侧的一边切掉的コ字形。通过将喷出电极58设为将墨液流向的上流侧切掉一部分的形状,当使用后述的含有带电的色料粒子的墨液时,就不会形成妨碍色料粒子从墨液流向的上流侧流入喷出口的电场,从而可以有效地将色料粒子向喷出口供给。另外,通过在墨液下流侧配置喷出电极58,就会形成使流入了喷出口的色料粒子滞留在喷出口的方向的电场。根据以上情况,通过将喷出电极设为将墨液流向的上流侧切掉一部分的形状,就可以进一步提高粒子向喷出口的供给效率。
另外,本实施方式中,从可以获得所述效果的方面考虑,虽然喷出电极58被以コ字形形成,但是只要是被按照面向墨液导引的方式配置的电极,可以是任意形状,例如可以是环状的圆形电极、椭圆形电极、分割圆形电极、平行电极、近似平行电极等,根据喷出口62的形状变更为各种的形状。
如前所述,由于喷头20具有配置了多个喷出口62的构造,因此如图3中示意性所示,喷出电极58被与各喷出口62对应地配置。
另外,喷出电极58向墨液流路64中露出,与在墨液流路64中流动的墨液Q接触。这样,就可以大幅度地提高墨液液滴的喷出效率。对于这一点,后面将与喷出的作用一起详细叙述。但是,喷出电极58不一定需要向墨液流路64中露出而与墨液接触。即,既可以将喷出电极58形成于喷出口基板56的内部,也可以将喷出电极58的露出面用薄的绝缘层等覆盖。
喷出电极58如图2A所示,被与控制部74连接。控制部74在墨液液滴喷出时,及非喷出时,可以控制施加在喷出电极58上的电压。
导引电极60形成于绝缘基板66的表面上,导引电极60的表面被绝缘层68覆盖。图4中,示意性地表示导引电极60的平面构造。图4是图2A的IV-IV线向视图,示意性地表示了图3所示的单列行构造的喷墨头(喷头20)的情况的导引电极60的平面构造。如图4所示,导引电极60是金属板等的与各喷出电极共用的薄片状的电极,在与形成于被2维排列的各喷出口62的周围的喷出电极58对应的位置上具有开口部61。开口部61被制成矩形。导引电极60的开口部61的长度及宽度被制成比喷出口的长度及宽度更大。
虽然导引电极60将相邻的喷出电极58之间的电力线屏蔽,可以抑制电场干扰,但是在导引电极60上,最好施加给定电压(包括由接地造成的0V)。图示例子中,导引电极60被施加有比施加在喷出电极58上的电压还低给定电压(300V)的电压(作为一个例子,当在喷出电极上施加+3kV时,在导引电极上施加+2.7kV)。这里,施加在导引电极60上的电压也可以根据需要进行调节。
作为优选的方式,导引电极60如图2A所示,被形成于与喷出电极58不同的层上,另外,全面被绝缘层68覆盖。
通过具有此种绝缘层68,就可以在喷出电极58和导引电极60之间形成喷出电场,并且可以防止在喷出电极58和导引电极60之间,墨液Q的色料粒子形成覆盖膜而放电。
这里,导引电极60需要如下设置,即,确保从喷出电极58中产生的电力线当中的作用于所对应的喷出口62(以下,为了方便,称作「自通道」)上的电力线。
如果考虑以上的方面,则为了不将朝向自通道的电力线屏蔽,导引电极60的矩形的开口部61的宽度及长度最好在基板平面上观察时,比自通道的喷出电极58更大。即,导引电极60的喷出口62侧的端部最好与自通道的喷出电极58的内缘部相比,从喷出口62更多地离开(后退)。
另外,为了在与喷出电极58之间有效地形成喷出电场,导引电极60的矩形的开口部61的长度及宽度最好在基板平面上观察时,比自通道的喷出电极58的外缘部间的间隔更小。即,导引电极60的内缘部与自通道的喷出电极58的外缘部相比,更向喷出口62靠近(前进)。根据本发明人的研究,该靠近量优选5μm以上,特别优选10μm以上。
也可以如下地设置导引电极60(即,也可以如下地形成导引电极60的开口部61),即,将导引电极60的开口部61设为与由喷出电极58的内缘部或外缘部形成的形状类似的形状,使得导引电极60的内缘部与自通道的喷出电极58的内缘部相比,从喷出口62更多地离开(后退),与喷出电极的外缘部相比,更向喷出口62靠近(前进)。
另外,以上的例子中,导引电极60虽然设为薄片状电极,但是本实施方式并不限定于此,任意的形状或构造都可以。例如,导引电极60也可以在各喷出口之间被成网眼状地设置。
这里,虽然将导引电极60的开口部61的形状设为与喷出口62的形状近似相同的形状,但是并不限定于此,可以设为任意的形状。例如,可以设为圆形或椭圆形、正方形、菱形等形状。
这里,从能够获得所述效果的方面考虑,虽然最好设置导引电极,但是导引电极并非必需的构成要件,并非必须设置。
另外,作为优选的方式,本实施方式的喷头20在喷头基板52上设有将墨液向喷出口62导流的墨液导流堰72。
以下,将对墨液导流堰72进行说明。
图5A是表示图2A的喷头20的喷出部附近的构成的局部剖面立体图。同图中,为了明确表示墨液导流堰72的构造,将喷出口基板56在墨液导引54的大致中央的位置沿着墨液流向切开而表示。
墨液导流堰72在喷头基板52的墨液流路64侧的面上,即,墨液流路64的底面上,被设于配置于与喷出口62对应的位置上的墨液导引54的墨液流向的上流侧及下流侧,具有相对于墨液流向,从与喷出口62对应的位置的附近开始朝向与喷出口62的中心对应的位置,逐渐地靠近喷出口基板56地倾斜的面。即,墨液导流堰72具有沿着墨液流向朝向喷出口62倾斜的形状。
另外,墨液导流堰72被设为具有如下壁面的形状,即,在与墨液流向正交的方向上,具有与喷出口62大致相同的宽度,并从底面开始垂直设置。另外,墨液导流堰72为了不堵塞喷出口62,确保墨液Q的流路,被与喷出口基板56的墨液流路64侧的面,即墨液流路64的上面拉开给定的间隔地设置。此种墨液导流堰72被分别设于各个喷出部上。
像这样,通过在墨液流路64的底面,沿着墨液流向,设置朝向喷出口62倾斜的墨液导流堰72,就会形成朝向喷出口62的墨液流,墨液Q被导向喷出口62的墨液流路64侧的开口部。由此,就可以使墨液Q恰当地流入喷出口62内部,可以进一步提高墨液的供给效率。另外,还可以更为可靠地防止堵塞。
墨液导流堰72的墨液流向的长度l虽然只要在不与相邻的喷出部干扰的范围中,能够将墨液Q恰当地导向喷出口62地适当设定即可,但是如图5B所示,最好相对于墨液导流堰72的最高部的高度h,设为0.5倍以上(l/h≥0.5),更优选设为1倍以上(l/h≥1)。
墨液导流堰72的与墨液流正交的方向的宽度最好与喷出口62同等,或略宽。另外,墨液导流堰72的宽度也可以不像图示例子那样,被限定于均一的宽度,而是使宽度逐渐减少或逐渐增加等。另外,其壁面也不限定于垂直面,也可以是倾斜面等。
墨液导流堰72的倾斜面(墨液导流面)只要设为适于将墨液Q导向喷出口62的形状即可,既可以是具有一定的倾斜角的斜面,也可以是倾斜角变化的面、弯曲面。另外,其表面并不限定于平滑面,也可以朝向墨液流向,或者朝向喷出口62的中心部,成放射状地形成1条以上的棱纹或槽等。
另外,墨液导流堰72的上部的与墨液导引54的靠近部附近也可以不像图示例子那样具有阶梯,而是设为平滑地相连的形状。
图示例子中,虽然设为墨液导流堰72被配置于墨液导引54的上流侧及下流侧的方式,但是既可以设为在喷出口62的上流侧及下流侧设置具有斜面的梯形的墨液导流堰72,在其上部竖立设置墨液导引54的方式,也可以将墨液导引54及墨液导流堰72一体化地形成。像这样,墨液导流堰72既可以与墨液导引54分别地或一体化地形成,被安装于喷头基板52上,或者也可以利用以往公知的挖削机构将喷头基板52削出而形成。
而且,墨液导流堰72虽然也可以被设于喷出口62的上流侧,但是最好像图示例子那样,在喷出口62的下流侧,也按照使墨液液滴R的喷出方向的高度随着远离喷出口62而变低的方式设置。这样,由于被上流侧的墨液导流堰72向喷出口62导流的墨液Q顺利地流向下流侧,因此墨液Q就不会形成紊流,可以保持墨液流的稳定,可以保持喷出稳定性。
另外,图5A所示的例子中,墨液导流堰72虽然被配置于喷头基板52的上侧的面上,但是并不限定于此,也可以在喷头基板52上设置墨液流槽,在墨液流槽的内部设置墨液导流堰。
例如,沿着墨液流向,设置穿过与喷出口62对应的位置的给定深度的墨液流槽,在与喷出口对应的位置上设置具有沿着墨液流向朝向喷出口62倾斜的面的墨液导流堰。像这样,通过设置墨液流槽,就可以使流过墨液流路64的墨液Q的大部分选择性地流向墨液流槽,通过设置墨液导流堰,就可以使墨液Q恰当地流入喷出口62的内部,可以提高墨液向墨液导引头端部分54a的供给效率。
如图2A所示,按照与喷头20的墨液液滴的喷出面相面对的方式,配置对置电极22。
对置电极22被配置于墨液导引54的头端部分54a相面对的位置上,被施加有给定电压。对置电极22在墨液液滴的飞行路径上形成有开口部22a,在本实施方式中,以从墨液导引的头端部分54a向对置电极22拉下垂线的接点为中心形成有给定直径的开口部22a。
在使用如前所述的含有带电的色料粒子的墨液Q的本实施方式的静电式的喷墨头中,不是像以往的喷墨方式那样,使力作用于墨液整体,使墨液朝向记录介质飞行,而是主要使力作用于分散于载体液中的作为固形成分的色料粒子,使墨液飞行。
以下,将对喷头20的墨液液滴R的喷出作用进行说明。
如图2A所示,喷头20中,含有与在墨液液滴喷出时施加在喷出电极58上的电压相同极性的、例如带有正(+)电的色料粒子的墨液Q,从后述的墨液供给流路30(参照图1)供给,在墨液流路64的内部沿箭头方向(图中从左向右方向)循环。
另一方面,在对置电极22上,在记录时,如上所述,从电压源施加有与色料粒子相同极性即正的给定的电压(作为一个例子,为+500V)。
在墨液液滴喷出时,从该状态开始,进一步利用控制部74进行控制,使得在喷出电极58上施加给定电压(以下称作偏置电压,作为一个例子,为+3kV)。
在施加了该偏置电压后不久,在墨液Q上,即作用有喷出电极58的施加偏置电压和对置电极22的施加电压的电压差(电位差)与墨液Q的色料粒子的荷电的库仑引力、色料粒子间的库仑反作用力、载体液的粘性、表面张力、电介质极化力等,它们相耦合,使色料粒子或载体液移动,如图6A中概念性地表示那样,成为从喷出口62略为鼓起的弯月面形状。
另外,利用该库仑引力等,色料粒子因喷出电极58和对置电极22的电位差,以所谓的电泳运动向比喷出电极58更低电位的对置电极22移动。即,在喷出口62的弯月面中,成为墨液Q被浓缩了的状态。
在偏置电压的施加开始后,当又经过了有限的时间时,因色料粒子的移动等,在电场强度高的弯月面的头端部分,主要作用于色料粒子的力(库仑力等)和载体液的表面张力的平衡被破坏,弯月面急剧地伸展,如图6B中概念性地表示那样,形成被称作拉丝的直径数μm~数十μm左右的细长墨液液柱。
当又经过了有限的时间时,拉丝生长,因该拉丝的生长、瑞利波的不稳定性而产生的振动、弯月面内的色料粒子的分布不均、施加在弯月面上的静电场的分布不均等的相互作用,拉丝被拉断。这样,如图6所示,被拉断了的拉丝成为墨液液滴R而被喷出,朝向对置电极22飞行,穿过形成于对置电极上的开口部22a。而且,拉丝的生长及拉断以及色料粒子朝向弯月面(拉丝)的移动是在偏置电压的施加中连续地发生的。
这里,在偏置电压施加后不久(拉丝的拉断开始后不久)被喷出的墨液液滴R由于是在色料粒子浓度、液滴直径、拉断频率处于不稳定的状态下被喷出的,因此就成为不均一的液滴。其后,当从偏置电压的施加后经过给定时间时,被向喷出口62供给的墨液Q与被拉断而喷出的墨液Q的量达到平衡状态,在偏置电压的施加中,色料粒子浓度达到一定值,微小并且液滴直径均一的墨液液滴R被一定的拉断频率喷出。
像这样,在静电式的喷墨头中,可以使静电力作用于喷出口62,将比喷出口62的开口直径更小的直径的墨液液滴稳定地喷出。这样,与喷出比喷出口的开口直径更大的直径的墨液液滴的压电方式或热方式的喷墨头相比,静电式的喷墨头可以喷出液滴直径非常小的墨液液滴R。
另外,本实施方式中,虽然作为偏置电压表示了施加直流电压的例子,但是作为偏置电压也可以使用在直流电压上重叠了脉冲状电压的电压,还可以使用交流电压。另外,为了使拉丝的拉断稳定化,也可以利用超声波、静电力、热等提供扰动。
回到图1,继续喷墨记录装置10的说明。
如图1所示,背面电极24被与对置电极22平行地配置于夹隔对置电极22与喷头20相面对的位置,并被电接地。
记录介质P被保持于背面电极24的图中左侧的表面,即,背面电极24的喷头20侧的表面,背面电极24作为记录介质P的压盘发挥作用。另外,背面电极24在本实施方式中,最好具有未图示的搬送机构,将记录介质P向给定方向搬送。
这里,因背面电极24被接地,在对置电极22上施加正的给定电压(+500V),而在对置电极22和背面电极24之间形成给定的电场。另一方面,通过在喷出电极58上施加偏置电压,在喷出电极58和对置电极22之间形成用于喷出墨液液滴R的给定的电场。
由形成于喷出电极58和对置电极22之间的电场从喷头20中喷出而穿过了对置电极22的开口部22a的墨液液滴R被形成于对置电极22和背面电极24之间的电场,向背面电极24侧,即记录介质P侧拉拽,径直地朝向背面电极24飞行。
偏置机构26具有在对置电极22和背面电极24之间夹隔墨液液滴R的飞行路径配置的第1偏置电极40、第2偏置电极42、控制部44。
第1偏置电极40被与控制部44连接,第2偏置电极42被电接地。
控制部44与图像信号对应地控制施加在第1偏置电极40上的电压,在第1偏置电极40和第2偏置电极42之间形成电场。这里,在第1偏置电极40上,由控制部44与图像信号对应地施加有与墨液液滴R相同极性的电压。
从喷头20中喷出的墨液液滴R在穿过了形成于对置电极22的墨液液滴的飞行路径上的开口部22a后,径直地朝向背面电极24飞行,穿过第1偏置机构40和第2偏置机构42之间。这里,当从控制部44施加电压时,穿过了第1偏置电极40和第2偏置电极42之间的墨液液滴R因形成于第1偏置电极40和第2偏置电极42之间的电场,在墨液液滴R上作用从第1偏置电极40朝向第2偏置电极42方向的力,飞行路径被向第2偏置电极42侧偏向给定角度。另外,当未施加电压时,穿过了第1偏置电极40和第2偏置电极42之间的液滴R的飞行路径不被偏向,而向背面电极24侧直线前进,命中记录介质P。
施加在第1偏置电极40及第2偏置电极42上的电压没有特别限定,例如也可以将第1偏置电极40接地,在第2偏置电极42上施加与墨液液滴不同极性的电压,形成电场,使墨液液滴偏向。
导流板32是将由偏向机构26偏向了飞行路径的墨液液滴回收的部件,被配置于偏向机构26和背面电极24之间,并且被配置于从未被偏向机构26偏向了飞行路径的、即径直地朝向背面电极24飞行的墨液液滴的飞行路径向第2偏向电极42侧偏移了给定距离的位置上。
被偏向机构26偏向了飞行路径的墨液液滴命中导流板32,从导流板32经过第1墨液回收流路34而被墨液罐28回收。
墨液罐28贮存有墨液,借助墨液供给流路30及第2墨液回收流路31与喷头20连接,借助第1墨液回收流路34与导流板32连接。
墨液罐28经过墨液供给流路30,利用未图示的泵,将一定量的墨液向喷头20供给,经过第2墨液回收流路31将在喷头20中未被用于喷出的墨液回收。这样,一定量的墨液就在喷头20和墨液罐28之间循环。另外,命中了导流板32的墨液液滴经过第1墨液回收流路34而被墨液罐28回收。
这里,墨液罐28最好具备调整墨液浓度的墨液浓度调整机构,根据需要,对在喷头20和墨液罐28之间循环的墨液、贮存于墨液罐28中的墨液的浓度进行调节,将总是一定浓度的墨液向喷头20供给。
另外,在墨液罐28内部,墨液供给流路30、第2墨液回收流路31及第1墨液回收流路34的至少一个部位,最好设置用于除去杂质及固化而变大了的墨液的过滤器。
如上所示,本发明的喷墨记录装置是使静电力作用于喷头而连续地喷出墨液液滴,根据图像信号,利用偏向机构使墨液液滴选择性地偏向,通过控制命中记录介质的墨液液滴来形成图像的连续式的喷墨记录装置。
像这样,通过设为静电式并且为连续式的喷墨记录装置,就可以在总是从喷头中喷出墨液液滴的状态下进行记录,可以改善对于图像信号的响应性,提高记录频率。
另外,由于拉丝的拉断以非常高的频率发生,因此墨液液滴的喷出频率就达到高频,可以进行高速描绘。作为一个例子,在本实施方式的喷墨头中,至少可以用大约200kHz的喷出频率来喷出墨液液滴。
另外,通过使静电力作用于喷出口而喷出墨液液滴,就可以喷出比喷出口直径更小的墨液液滴,可以形成高析像度的图像。作为一个例子,在本实施方式的喷墨头中,可以喷出液滴直径约为0.05pl~2pl的墨液液滴。
另外,本实施方式的喷墨记录装置可以通过向偏置电极施加低电压来使墨液液滴偏向。这样,与利用施加在喷出电极上的电压控制墨液液滴的喷出/非喷出而进行图像记录的请求式的喷墨记录装置相比,能够用低电压实现与图像信号对应的控制,可以使控制装置更为廉价,另外还可以减少消耗电能。
另外,由于所喷出的墨液液滴具有电荷,因此不需要利用带电机构使墨液液滴带电,可以用偏向机构将墨液液滴偏向,可以使装置构成简单化。
另外,由于在图像记录中,总是与图像信号无关地喷出墨液液滴,因此就可以防止因墨液液滴长时间未被喷出而发生的喷出口的墨液的凝聚及喷出口的堵塞。这样,可以防止喷头的故障,维护也变得简单。
另外,在图像记录时,因不使用拉丝拉断开始后不久的色料粒子浓度、液滴直径、拉断频率处于不稳定状态下所喷出的墨液液滴,而是使用色料粒子浓度、液滴直径、拉断频率处于恒定的状态下所喷出的墨液液滴来形成图像,因而就可以使对于图像信号的响应性达到一定值,可以形成稳定性更高的图像。
这里,本发明的喷墨记录装置由于总是喷出墨液液滴,利用偏向机构进行与图像信号对应的控制,因此在墨液液滴喷出时,基本上从喷头的全部喷出部中同样地喷出墨液液滴。由此,虽然在本实施方式中,在各个喷出部上分别地形成了喷出电极,但是本发明并不限定于此,也可以将喷出电极设为在多个喷出部间共用的薄片状的电极。
另外,施加在喷出电极上的偏置电压并不限定于直流电压,也可以使用脉冲电压。
图7中,表示本实施方式的喷墨记录装置的其他的实施例。
图7所示的喷墨记录装置80除了偏向机构82以外,是与图1所示的喷墨记录装置10相同的构成。所以,对于两者中相同的构成要素使用相同的符号,将其具体的说明省略,以下,将对在喷墨记录装置80中特有的方面进行重点的说明。
喷墨记录装置80的偏向机构82具有空气流发生部84和控制部44。空气流发生部84被与控制部44连接。
空气流发生部84向墨液液滴R喷出空气流,使墨液液滴R偏向。另外,控制部44与图像信号对应地控制从空气流发生部84中喷出的空气流。
被从空气流发生部84中喷出的空气流偏向了的墨液液滴R被导流板32回收,未被偏向的墨液液滴R直向前进,命中记录介质P而形成图像。
像这样,偏置机构并不限定于向偏向电极施加电压,形成给定电场而使墨液液滴偏向的机构,也可以利用空气流使墨液液滴偏向,与图像信号对应地控制墨液液滴的行为。
另外,偏向机构并不限定于通过形成所述的电场或产生空气流而使液滴偏向的机构,例如可以使用形成磁场而使液滴偏向的偏向机构等各种偏向机构。
这里,对于可以适用于本发明的喷墨记录装置中的墨液的例子进行说明。
墨液Q是通过将具有电荷的微粒分散于载体液中而获得的。载体液优选具有高电阻率的介电性液体。载体液的电阻率优选109Ω·cm以上1016Ω·cm以下,更优选1010Ω·cm以上1015Ω·cm以下。通过将载体液的电阻率设为所述范围,就容易引起具有电荷的微粒的浓缩,可以形成渗润较少的浓的斑点,并且可以防止喷出时的电压变得过高。
另外,被作为载体液使用的介电性液体的介电常数优选1.9以上5.0以下,更优选2以上4以下。通过将载体液的介电常数设为所述范围,就容易引起具有电荷的微粒的浓缩,可以形成渗润较少的浓的斑点,并且可以防止喷出时的电压变得过高。
作为用作载体液的介电性液体,优选直链状或分支状的脂肪族烃、脂环式烃或芳香族烃及这些烃的卤素置换体。例如,可以将己烷、庚烷、异辛烷、癸烷、异癸烷、萘烷、壬烷、十二烷、异十二烷、环己烷、环辛烷、环癸烷、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、ISOPER-C、ISOPER-E、ISOPER-G、ISOPER-H、ISOPER-L、ISOPER-M(ISOPER:爱克森公司的商品名)、SHELL70、SHELL71(SHELL:SHELL公司的商品名)、AMSCOOMS、AMSCO 460溶剂(AMSCO:SPIRITCH公司的商品名)、硅油(例如信越硅公司制KF-96L)等单独或混合使用。
在分散于此种载体液中的具有电荷的微粒中,可以含有色料。作为该包含电荷及色料的粒子(色料粒子),虽然也可以将色料自身作为色料粒子分散于载体液中,但是最好含有用于提高定影性的分散树脂粒子。当使之含有分散树脂粒子时,对于颜料等,一般是用分散树脂粒子的树脂材料覆盖而形成树脂覆盖粒子的方法等,对于染料等,一般是将分散树脂粒子着色而形成着色粒子的方法。
作为色料,只要是一直以来在喷墨组合物、印刷用(油性)墨液组合物或静电照片用液体显影剂中所使用的颜料及染料,则无论是何种都可以使用。
作为用作色料的颜料,无论是无机颜料、有机颜料,可以使用在印刷的技术领域中所一般使用的材料。具体来说,例如可以没有特别限定地使用碳黑、镉红、钼红、铬黄、镉黄、钛黄、氧化铬、维迪利安颜料、钴绿、群青蓝、铁绿、钴蓝、偶氮类颜料、酞菁类颜料、喹吖酮类颜料、异吲哚啉酮类颜料、二恶嗪类颜料、阴丹士林类颜料、紫苏烯类颜料、perinone类颜料、硫靛类颜料、奎酞酮类颜料、金属络合物颜料等以往公知的颜料。
作为用作色料的染料,可以示例出以下的优选材料,即,偶氮染料、金属络合物染料、萘酚染料、蒽醌染料、靛青染料、正碳离子染料、醌亚胺染料、呫吨染料、苯胺类染料、喹啉类染料、硝基染料、苯醌类染料、萘醌类染料、酞菁染料、金属酞菁染料等油溶性染料。
另外,作为分散树脂粒子,例如可以举出松香类、松香改性酚醛树脂、醇酸树脂、(甲基)丙烯酸类聚合物、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙酯、聚乙烯醇的乙酰改性物、聚碳酸酯等。
它们当中,从粒子形成的容易度的观点考虑,优选重均分子量在2,000~1000,000的范围内,并且多分散度(重均分子量/数均分子量)在1.0~5.0的范围内的聚合物。另外,从所述定影的容易度的观点考虑,优选软化点、玻璃转化点或熔点的任意一个处于40℃~120℃的范围内的聚合物。
在墨液Q重,色料粒子的含量(色料粒子或者还加上分散树脂粒子的合计含量)最好相对于墨液整体被以0.5~30重量%的范围含有,更优选以1.5~25重量%的范围,进一步优选以3~20重量%的范围含有。这是因为,当色料粒子的含量变少时,则容易产生印刷图像浓度不足,或难以获得墨液Q和记录介质P表面的亲和性而无法获得牢固的图像等问题,另一方面,当含量增多时,则会产生难以获得均一的分散液,或容易产生喷墨头等中的墨液Q的堵塞,无法获得稳定的墨液喷出等问题。
另外,分散于载体液中的色料粒子的平均粒径优选0.1~5μm,更优选0.2~1.5μm,进一步优选0.4~1.0μm。该粒径是利用CAPA-500(堀场制作所(株)制商品名)求得的值。
在将色料粒子分散于载体液中后(根据需要,也可以使用分散剂),通过将带电控制剂添加到载体液中而使色料粒子带电,将带电的色料粒子分散于载体液中而形成墨液Q。而且,在色料粒子的分散时,根据需要,也可以添加分散介质。
带电控制剂作为一个例子,可以利用在电子照片液体显影剂中所使用的各种材料。另外,也可以利用在「最近的电子照片显影系统和调色剂材料的开发·实用化」」139~148页、电子照片学会编「电子照片技术的基础和应用」497~505页(CORONA公司,1988年刊)、原崎勇次「电子照片」16(No.2)、44页(1977年)等中所记载的各种带电控制剂。
而且,色料粒子只要是与施加在喷出电极上的偏置电压相同极性,则无论是带正电荷及负电荷的材料都可以。
另外,色料粒子的带电量优选5~200μC/g,更优选10~150μC/g,进一步优选15~100μC/g的范围。
墨液Q的电传导率优选100~3000pS/cm,更优选150~2500pS/cm,进一步优选200~2000pS/cm。通过设为如上所示的电传导率的范围,施加在喷出电极上的电压就不会变得极端地高,也不用担心产生相邻的喷出电极间的电导通。
另外,墨液Q的表面张力优选15~50mN/m的范围,更优选15.5~45mN/m,进一步优选16~40mN/m的范围。通过将表面张力设为该范围,施加在喷出电极上的电压就不会变得极端地高,不会有墨液向喷头周围泄漏而广泛地污染的情况。
另外,墨液Q的粘度优选0.5~5mPa·sec,更优选0.6~3.0mPa·sec,进一步优选0.7~2.0mPa·sec。
另外,由于因带电控制剂的添加,介电性溶剂的电阻也发生改变,因此为了使溶剂稳定在给定的电阻率,最好将下述定义的分配率P设为50%以上,更优选60%以上,进一步优选70%以上。
P=100×(σ1-σ2)/σ1
这里,σ1是墨液Q的电传导率,σ2是将墨液Q加于离心分离器中后的上清液的电传导率。电传导率是使用LCR仪(安藤电气(株)公司制AG-4311)及液体用电极(川口电机制作所(株)公司制LP-05型),在施加电压5V、频率1kHz的条件下进行测定后的值。另外,离心分离是使用小型高速冷却离心机(TOMY精工(株)公司制SRX-201),在转速14500rpm、温度23℃的条件下进行了30分钟。
通过使用如上所示的墨液Q,就容易引起色料粒子的泳动,容易浓缩。
此种墨液Q作为一个例子,可以如下调制,即,将色料粒子分散于载体液中而粒子化,并且将带电控制剂添加于分散介质中,使色料粒子产生电荷。作为具体的方法,可以例示出以下的方法。
(1)在将色料或还有分散树脂粒子预先混合(混匀)后,根据需要,使用分散剂分散于载体液中,添加带电控制剂的方法。
(2)将色料或者还有添加于色料中的分散树脂粒子及分散剂同时添加于载体液中,进行分散,添加带电控制剂的方法。
(3)将色料及带电控制剂或者还有分散树脂粒子及分散剂同时添加于载体液中,进行分散的方法。
以下,将对图1所示的喷墨记录横轴10的图像记录进行详细说明。
首先,利用未图示的泵,从墨液罐28以墨液供给流路30、喷头20、第2墨液回收流路31的顺序循环墨液,总是向喷头20供给一定量的墨液。
向对置电极22、喷头20的喷出电极58施加电压。这样,在喷出电极58和对置电极22之间就设定了所需的电位差,在喷头20上形成能够喷出墨液的电场,如上所述地产生Taylor cone~拉丝的形成~拉丝的拉断,被拉断了的拉丝被从喷出口62中作为墨液液滴喷出。另外,在喷头20上形成能够喷出墨液的电场期间,拉丝的拉断连续地发生,形成墨液液滴。
所喷出的墨液液滴穿过形成于与对置电极22的喷出口62相面对的位置上的开口部22a。
穿过了对置电极22的墨液液滴因形成于施加了给定电压的对置电极22和被接地的背面电极24之间的电场的作用,被向背面电极24侧拉拽,径直向背面电极24侧前进,穿过偏向机构26的第1偏向电极40和第2偏向电极42之间。
穿过第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的墨液液滴被第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的电场控制其行为(飞行路径),该电场是由控制部44与图像信号对应地施加在第1偏向电极40上的电压形成的。即,图像记录中所使用的墨液液滴R不被偏向,直线前进而命中记录介质P,在图像记录中未被使用的墨液液滴R被偏向而命中导流板32。
像这样,通过与图像信号对应地控制墨液液滴R的行为,使墨液液滴R命中记录介质P,就在记录介质P上形成图像。另外,命中了导流板32的墨液被经过第1墨液回收流路34而回收到墨液罐28中再利用。
根据以上情况,通过使静电力作用于墨液,将墨液液滴连续地喷出,与图像信号对应地用偏向机构控制墨液液滴的行为,在记录介质上进行图像记录,就可以在总是以高喷出频率从喷头中喷出墨液液滴的状态下进行图像记录,可以使对于图像信号的响应性改善,提高记录频率。
另外,通过使静电力作用于墨液,喷出墨液液滴,就可以稳定地以高喷出频率喷出微小液滴直径的液滴,从而可以稳定地高速地形成高画质的图像。
下面,参照图8~图16,对本发明的方式1的实施方式2的微小液滴喷出装置及本发明的方式2的实施方式2的喷墨记录装置进行说明。
图8是表示使用作为本发明的方式1的实施方式2的微小液滴喷出装置的本发明的方式2的实施方式2的喷墨记录装置的一个实施例的概略构成图。
图8所示的喷墨记录装置12除了取代图1所示的喷墨记录装置10的喷出机构16的喷头20,具备喷出机构18的喷头50这一点以外,是具有相同的构成的装置,因此对于相同的构成要素使用相同的参照符号,将其详细的说明省略。
图8所示的喷墨记录装置12具有:由设有喷出微小液滴的喷出口的喷头(喷墨头)50及在与喷头50之间形成给定电场的对置电极22构成的喷出机构18、保持记录介质P的背面电极24、使从喷头50中喷出的微小液滴偏向的偏向机构26、向喷头50供给墨液的墨液罐28及墨液供给流路30、将由偏向机构26偏向了的微小液滴回收到墨液罐28中的导流板32及第1墨液回收流路34。
下面,对喷出机构18进行详细说明。
这里,图9A是表示喷出机构18的概略构成的示意性的剖面图,图9B是图9A的B-B线剖面图(向视图)。图10是图9B的X-X线剖面图(向视图)。而且,图9A的C-C线剖面图(向视图)与图2B相同。
这里,图9A及图9B所示的喷出机构18除了取代图2A所示的喷出机构16的喷头20,具备喷头50这一点以外,具有相同的构成,图9A及图9B所示的喷出机构18的喷头50除了取代图2A所示的喷出机构16的喷头20、导引电极60,设有构成析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78这一点以外,具有相同的构成,对于相同的构成要素使用相同的参照符号,将其详细的说明省略。
喷出机构18由喷头50、配置于与喷头50的墨液喷出侧的面相面对的位置上的对置电极22构成。
喷头50在与对置电极22之间形成给定强度的电场,将微小液滴直径的墨液液滴连续地喷出,具有喷头基板52、墨液导引54、配置了析像度增加机构70并且形成了喷出口62的喷出口基板56。在喷出口基板56上,包围喷出口62地配置有喷出电极58(参照图2B)。
而且,在图9A及图9B中,虽然为了容易理解地表示喷墨头的构成,仅表示了多个喷出口62中的1个喷出口62,但是如图10中示意性所示,为了高速地进行图像记录,喷头50最好具有在喷出口基板56上单列地配置了多个喷出口62(喷嘴)的单列行构造。而且,如图10所示,本实施方式的喷出口62被相对于记录介质P的搬送方向倾斜给定角度(本实施方式中为角度Φ)地配置。即,本实施方式中,在图10所示的单列行构造的喷头50的情况下,喷出口62也如图2B所示,被按照使其各个细长的茧形的狭缝的长边方向与墨液流向平行地形成,然而如图10所示,由于相对于记录介质P的搬送方向倾斜给定角度(Φ)地配置,因此喷头50将多个喷出口62的各中心位置沿与记录介质P的搬送方向正交的方向单列地排列,其结果是,多个喷出口62最好被按照倾斜给定角度(Φ)相互平行地单列排列的方式形成。对于该点,将在后面详细说明。
本实施方式的喷头50中,也与图3所示的喷头20相同,可以自由地选择喷出口62的个数、其物理性的配置位置等。例如,不仅可以是如图10所示的单列行构造,也可以是具有多列行构造的形式,还可以是沿与喷嘴列的方向正交的方向扫描的所谓连续喷头(梭形)。另外,在此种喷头50中,也与图2A所示的喷头20相同,可以使用将色料粒子分散于载体液中而成的墨液Q。
以下,将对图9A及图9B所示的本发明的喷头50的构造,以作为其特征的析像度增加机构70为中心,更为详细地进行说明。
如图9A及图9B所示,喷头50的喷出口基板56具有绝缘基板66、构成析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78、喷出电极58、绝缘层68。在绝缘基板66的图9B中上侧的面(与面对喷头基板52的一侧相反的面)上,依次层叠有析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78和绝缘层68。另外,在绝缘基板66的图9A中下侧的面(与喷头基板52相面对的一侧的面)上,形成有喷出电极58。
析像度增加机构70具有第1控制电极76、第2控制电极78、控制部79。第1控制电极76及第2控制电极78被形成于绝缘基板66的表面上,第1控制电极76及第2控制电极78的表面被绝缘层68覆盖。图11中,示意性地表示第1控制电极76及第2控制电极78的平面构造。图11是图9B的XI-XI线向视图,示意性地表示了如图10所示的单列行构造的喷墨头的情况的第1控制电极76及第2控制电极78的平面构造。这里,图11中,图中从下向上的方向成为记录介质P的相对的搬送方向。
如图11所示,析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78是相对于1个喷出口62被设置了一对的电极,具有其长边比喷出口62的细长的茧形的狭缝的长度方向(长边方向)更长的细长的矩形形状。第1控制电极76被配置于喷出口62的记录介质P的搬送方向的下流侧,第2控制电极78被配置于喷出口62的记录介质P的搬送方向的上流侧,并被沿着喷出口62的长度(长边)方向平行于其两侧地配置。即,如图11所示,析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78被按照使其长度方向与作为喷出口62的细长的茧形的狭缝的长度方向的墨液流向平行的方式形成。所以,从图10所示的单列行构造的喷头50的多个喷出口62的配置可以清楚地看到,第1控制电极76及第2控制电极78都被相对于记录介质P的搬送方向倾斜给定角度(Φ)地配置。
析像度增加机构70的各个第1控制电极76被与控制部79连接,各个第2控制电极78经由给予规定偏置电压的偏置电源77被电接地。
控制部79与墨液液滴的喷出时刻同步地向第1控制电极76施加给定电压,在第1控制电极76和第2控制电极78之间形成给定电场。即,沿喷出口62的短边方向(图9B中箭头方向)形成给定电场,控制由喷出口62喷出的墨液液滴的喷出方向(飞行方向),如图9B所示,使墨液液滴向多个方向偏向。对于控制方法,将在后面进行说明。
这里,虽然将第1控制电极76及第2控制电极78设为矩形形状,但是只要可以在喷出口62的短边方向形成给定电场,其形状就没有特别限定,也可以设为半圆形、椭圆形等各种形状。另外,第1控制电极76和第2控制电极78虽然最好是以穿过喷出口的中心并与喷出口的长度方向平行的线为对称轴的对称形状,但是并不限定于此,例如也可以设为第1控制电极为矩形,第2控制电极为半圆形等非对称的形状。
另外,如图12所示,本实施方式的喷头50中,也与图5A所示的实施方式1的喷头20相同,作为优选的方式,最好在喷头基板52上设有将墨液导向喷出口62的墨液导流堰72。
图12是表示图9A的喷头50的喷出部附近的构成的局部剖面立体图,为了明确地表示墨液导流堰72的构造,将喷出口56在墨液导引54的大致中央的位置沿着墨液流向切开而表示。由此,图12中,析像度增加机构70的第1控制电极76及第2控制电极78并未被图示。而且,在图12所示的喷头50中,虽然不像图5A所示的喷头20那样具备导引电极60,但是只要具备相同构成的墨液导流堰72即可。
图12所示的喷头50中,在墨液流路64的底面上,也沿着墨液流向,设有朝向喷出口62倾斜的墨液导流堰72,这样就形成朝向喷出口62的墨液流,墨液Q被导向喷出口62的墨液流路64侧的开口部。由此,在喷头50中,也可以使墨液Q恰当地流入喷出口62内部,可以进一步提高墨液的供给效率。另外还可以更为可靠地防止堵塞。
如图9A所示,在本实施方式的喷出机构18中,与图2所示的实施方式1的喷出机构16的喷头20的情况相同,与喷头50的墨液液滴的喷出面相面对地配置对置电极22。这样,在使用本实施方式的喷出机构18,并使用含有带电的色料粒子的墨液Q的本实施方式的静电式的喷墨头中,也与使用图2A所示的实施方式1的喷出机构16的静电式的喷墨头相同,可以使力作用于作为分散于载体液中的固形成分的色料粒子,使墨液飞行。
以下,将对图9A所示的本实施方式的喷出机构18的喷头50的墨液液滴R的喷出作用进行说明。
首先,参照图13A、图13B及图13C,对图9A所示的喷头50的墨液液滴R的喷出作用进行说明,喷头50的析像度增加机构70由于沿与图13A~图13C的纸面垂直的方向作用,因此参照图13A~图13C说明的基本的墨液液滴R的喷出作用与图6A、图6B及图6C所示的喷头20的墨液液滴R的喷出作用相同。
在图9A所示的喷头50中,也是包含带有与在墨液液滴喷出时施加在喷出电极58上的电压相同极性的电的色料粒子的墨液Q从墨液供给流路30(参照图8)供给,在墨液流路64的内部沿箭头方向循环。
另一方面,在对置电极22上,在记录时,从电压源施加有与色料粒子相同极性的即正的给定的电压。
墨液液滴喷出时,还利用控制部74按照在喷出电极58上施加给定的偏置电压的方式进行控制。
在施加了该偏置电压后不久,以偏置电压与墨液Q的色料粒子的电荷的库仑引力等静电力为首的各种力作用于墨液Q,色料粒子或载体液移动,如图13A中概念性地表示那样,成为从喷出口62中略为鼓起的弯月面形状,继而,利用该库仑引力等,色料粒子以所谓的电泳运动向对置电极22移动,成为墨液Q被浓缩于该弯月面中的状态。
在偏置电压的施加开始后,又经过给定时间时,因色料粒子的移动等,在电场强度高的弯月面的头端部分,力的平衡被破坏,弯月面急剧地伸展,如图13B中概念性地表示那样,形成被称作拉丝的直径数μm~数十μm左右的细长的墨液柱。
当又经过给定时间时,拉丝生长,因该拉丝的生长等各种要因的相互作用,拉丝被拉断。这样,如图13C所示,被拉断了的拉丝成为墨液液滴R而被喷出,向对置电极飞行,穿过形成于对置电极22上的开口部22a。而且,拉丝的生长及拉断以及色料粒子向弯月面(拉丝)的移动都是在偏置电压的施加中连续地发生的。
其后,当从偏置电压施加后经过给定时间时,向喷出口62供给的墨液Q与被拉断而喷出的墨液Q的量达到平衡状态,在偏置电压的施加中,色料粒子浓度为一定值,微小并且液滴直径均一的墨液液滴R被以一定的拉断频率喷出。
这样,该静电式的喷墨头(喷头50)也同样地使静电力作用于喷出口62,可以将直径比喷出口62的开口直径更小的墨液液滴R稳定地喷出。这样,该静电式的喷墨头中,就可以喷出液滴直径非常小的墨液液滴R。
这里,析像度增加机构70的控制部79在墨液液滴R被喷出期间,与墨液液滴R的喷出时刻同步地,对施加在第1控制电极76上的电压周期性地切换,沿喷出口62的短边方向(图9B的左右方向,即,与图9A及图13A~图13C的纸面垂直的方向),形成被周期性地切换方向的电场。利用该朝向周期性地变化的电场,墨液液滴R的飞行方向就被沿喷出口62的短边方向,即与析像度增加机构70的第1控制电极及第2控制电极的长度方向正交的方向偏向,被周期性地向多个方向喷出。
下面,对墨液液滴R的飞行方向(喷出方向)的控制方法和具体例一起进行说明。
图14中,表示图9B所示的喷头50的析像度增加机构70的第1控制电极76上所施加的电压的电压波形和墨液液滴的喷出时刻。图14将纵轴表示为施加在第1控制电极76上的电压,将横轴表示为时间,以箭头表示从喷头50中喷出墨液液滴的时刻。
这里,本实施方式中,在第2控制电极78上,施加有比施加在喷出电极58上的电压更低的给定电压,即,在施加在喷出电极58上的电压和施加在对置电极22上的电压之间的给定电压,本实施方式中,为2.7kV。
另外,如图14所示,在第1控制电极76上,比施加在第2控制电极78上的电压更高的给定电压(本实施例中为+3.0kV)、与施加在第2控制电极78上的电压相同的给定电压(本实施例中为+2.7kV)、比施加在第2控制电极78上的电压更低的给定电压(本实施方式中为+2.4kV)这三种电压被与墨液液滴的喷出时刻同步地,以比施加在第2控制电极78上的电压更高的给定电压、与施加在第2控制电极78上的电压相同的给定电压、比施加在第2控制电极78上的电压更低的给定电压的顺序反复施加。即,在每喷出1滴墨液液滴时切换施加在第1控制电极76上的电压。
首先,当比施加在第2控制电极78上的电压更高的给定电压被施加在第1控制电极76上时,就在第1控制电极76和第2控制电极78之间形成给定电场。在形成了该电场的状态时所喷出的墨液液滴(本实施方式中带正电)上,作用有从第1控制电极76朝向第2控制电极78的方向的力。这样,墨液液滴就被从与喷出口的开口面垂直的方向沿向第2控制电极78侧倾斜给定角度的方向喷出。
然后,当与施加在第2控制电极78上的电压相同的给定电压被施加在第1控制电极76上时,第1控制电极76和第2控制电极78即变为相同电位。该状态时所喷出的墨液液滴被沿与喷出口的开口面垂直的方向喷出。
另外,当比施加在第2控制电极78上的电压更低的给定电压被施加在第1控制电极76上时,在第1控制电极76和第2控制电极78之间即形成给定电场。在形成了该电场的状态之时所喷出的墨液液滴上,作用有从第2控制电极78朝向第1控制电极76的方向的力。这样,墨液液滴就被从与喷出口的开口面垂直的方向沿向第1控制电极76侧倾斜了给定角度的方向喷出。
像这样,就与墨液液滴的喷出时刻同步地,将比施加在第2控制电极78上的电压更高的给定电压、与施加在第2控制电极78上的电压相同的给定电压、比施加在第2控制电极78上的电压更低的给定电压以一定周期施加在第1控制电极76上。这样,就如图9B所示,墨液液滴被从喷出部中,向从与喷出口的开口面垂直的方向朝向第2控制电极78侧倾斜了给定角度的方向、向与喷出口的开口面垂直的方向、向从与喷出口的开口面垂直的方向朝向第1控制电极76侧倾斜了给定角度的方向这三个方向周期性地偏向而喷出。被偏向而喷出的墨液液滴穿过对置电极22的开口部22a,朝向背面电极24飞行。
回到图8,继续对喷墨记录装置12进行说明。
在被与对置电极22平行地配置于夹隔对置电极22与喷头50相面对的位置上的背面电极24上,在该喷头50侧的表面上保持有记录介质P。
这里,背面电极24被接地,在对置电极22上,施加有正的给定电压,通过向喷出电极58施加正的给定偏置电压,就在对置电极22和背面电极24之间,及在喷出电极58和对置电极22之间形成给定的电场。
利用形成于喷出电极58和对置电极22之间的电场从喷头50中喷出并穿过了对置电极22的开口部22a的墨液液滴R被形成于对置电极22和背面电极24之间的电场向背面电极24侧,即向记录介质P侧拉拽,径直地朝向背面电极24飞行。
偏向机构26具有在对置电极22和背面电极24之间夹隔墨液液滴R的飞行路径而配置的第1偏向电极40、第2偏向电极42、控制部44。
这里,第1偏向电极40及第2偏向电极42被相对于第1控制电极76及第2控制电极78的长度方向近似成直角地配置,即,被相对于穿过从喷出机构18中向3个方向喷出的墨液液滴的飞行路径的平面近似平行地配置。另外,第1偏向电极40被与控制部44连接,第2偏向电极42被电接地。
控制部44与图像信号对应地控制施加在第1偏向电极40上的电压,在第1偏向电极40和第2偏向电极42之间形成电场。这里,在第1偏向电极40上,由控制部44与图像信号对应地施加与墨液液滴R相同极性的电压。
从喷头50向3个方向偏向而喷出的墨液液滴R在穿过形成于对置电极22的墨液液滴的飞行路径上的开口部22a(参照图9A及图9B)后,径直地朝向背面电极24飞行,穿过第1偏向电极40和第2偏向电极42之间。这里,在由控制部44施加电压时穿过了第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的墨液液滴R因形成于第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的电场的作用,在墨液液滴R上作用有从第1偏向电极40朝向第2偏向电极42方向的力,将飞行路径向第2偏向电极42侧偏向给定角度。即,偏向机构26使墨液液滴向与被析像度增加机构70偏向的方向不同的方向偏向。
另外,在未施加电压时穿过了第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的墨液液滴R的飞行路径不被偏向,而是向背面电极24侧直线前进,命中记录介质P。
被偏向机构26偏向了飞行路径的墨液液滴命中导流板32,从导流板32经过第1墨液回收流路34而被回收到墨液罐28中。
墨液罐28贮存有墨液,借助墨液供给流路30及第2墨液回收流路31与喷头50连接,借助第1墨液回收流路34与导流板32连接。
这里,对在图8所示的喷墨记录装置中,被向多个方向偏向而喷出的墨液液滴的飞行路径进行更为详细的说明。
图15是示意性地表示从图8所示的喷墨记录装置的喷头50到记录介质P或导流板32的墨液液滴的飞行路径的说明图。图15中,为了明确地表示墨液液滴的飞行路径,将第1控制电极76、第2控制电极78简略的表示,将其他的喷出机构18的表示省略,另外,将第1控制电极76、第2控制电极78用虚线表示。另外,将记录介质P的搬送方向和第1控制电极76及第2控制电极78的长度方向平行地配置时的第1控制电极76及第2控制电极78用假想线表示。另外,将墨液液滴R的飞行路径也用虚线表示。
如所述的图10及图11所示,喷出机构18的喷出部的喷出口、第1控制电极及第2控制电极的长度方向被相对于记录介质的行进方向倾斜给定角度(本实施方式中为角度Φ)配置。这样,如图15所示,从喷出机构18中喷出的墨液液滴被向从与记录介质P的搬送方向正交的方向倾斜了给定角度(本实施方式中为角度Φ)的平面上的多个方向偏向而喷出。
这样,被向以给定角度向第2控制电极78侧倾斜的方向偏向的墨液液滴在记录介质P的搬送方向上,命中比从喷出部中垂直地喷出的墨液液滴所命中的位置(图15中A2)更靠上流侧的给定距离处(图15中A1)。另外,被向以给定角度向第1控制电极76侧倾斜的方向偏向的墨液液滴在记录介质P的搬送方向上,命中比从喷出部中垂直地喷出的墨液液滴所命中的位置(图15中A2)更靠下流侧的给定距离处(图15中A3)。
这样,在被以向第2控制电极78倾斜了给定角度的方向、从喷出部中沿垂直方向、向第1控制电极76倾斜了给定角度的方向的顺序连续地喷出的墨液液滴命中记录介质P上时,命中位置从记录介质P的搬送方向的上流向下流移动,记录介质P也被以给定速度沿图15中箭头方向搬送,因而墨液液滴就在记录介质P上的与搬送方向正交的方向上命中1列。
像这样,通过根据墨液液滴的喷出间隔、飞行速度、记录介质P的搬送速度等,调整使喷出部的喷出口、第1控制电极及第2控制电极的长度方向的相对于记录介质的行进方向的倾斜的角度,就可以使从1个喷出部中周期性地向多个方向喷出的墨液液滴沿与记录介质的搬送方向正交的方向命中1列。这样,就可以高画质地形成文字等线条画。
如上所示,本实施方式的喷墨记录装置12也是通过使静电力作用于喷头50而将墨液液滴连续地喷出,与图像信号对应地利用偏向机构选择性地偏向墨液液滴,控制命中记录介质的墨液液滴而形成图像的连续式的喷墨记录装置。
像这样,本实施方式的喷墨记录装置也与实施方式1的喷墨记录装置相同,通过设为静电式并且为连续式的喷墨记录装置,就可以在总是从喷头中喷出墨液液滴的状态下进行记录,从而可以改善对于图像信号的响应性,提高记录频率。
另外,本实施方式的喷墨记录装置也可以获得与实施方式1的喷墨记录装置相同的各种效果。
另外,除了这些效果以外,在本实施方式的喷墨记录装置中,通过利用析像度增加机构使墨液液滴偏向喷出,即通过从1个喷出口向多个方向喷出墨液液滴,就能够实现比喷出口的配置密度更高的析像度的图像记录。这样,即使在降低了喷出口(喷出部)的配置密度的情况下,也可以记录高析像度的图像。另外,即使在进行高析像度下的图像记录时,也可以将相邻的喷出口分开给定距离地配置。其结果是,在将墨液中的色料粒子浓缩而喷出时,可以防止因所喷出的墨液液滴的带电量较多,在从相邻的喷出口中喷出的墨液液滴之间产生电荷反作用力,使得墨液液滴的命中位置偏移的情况。这样,就可以使墨液液滴正确地命中记录介质上,可以用高精度形成更高析像度的图像,可以将装置构成进一步简单化。
另外,通过将第1偏向电极40及第2偏向电极42相对于第1控制电极76及第2控制电极78成直角地配置,就可以用一组的第1偏向电极40及第2偏向电极42使从1个喷出部向多个方向飞行的墨液液滴偏向。这样,就可以将装置构成简单化,另外,墨液液滴和第1偏向电极40及第2偏向电极42的距离达到一定值,可以更为正确地控制墨液液滴的飞行路径。
本实施方式中,虽然利用析像度增加机构70使墨液液滴向3个方向偏向喷出,但是使墨液液滴偏向的方向并不限定于3个方向,可以通过控制施加在第1控制电极76及第2控制电极78上的电压,调整所形成的电场,使墨液液滴向2个方向、5个方向等任意数目的方向偏向而喷出。
另外,本实施方式中,虽然在每喷出1滴液滴时使喷出方向偏向,但是也可以在每喷出给定数目的液滴时使喷出方向偏向。
另外,析像度增加机构的第1控制电极及第2控制电极如本实施方式所示,虽然从设置容易等观点考虑,最好设置在喷出口基板上,但是本发明并不限定于此,只要是在从喷出口基板与对置电极之间,可以设置在任意的位置上。
另外,本实施方式中,虽然控制施加在第1控制电极上的电压,在第2控制电极上施加了给定的一定电压,但是并不限定于此,也可以在第1控制电极上施加给定的一定电压,控制施加在第2控制电极上的电压,另外,还可以控制施加在第1控制电极及第2控制电极的双方的电极上的电压。
另外,施加在第1偏向电极40及第2偏向电极42上的电压也没有特别限定,例如也可以使第1偏向电极40接地,在第2偏向电极42上施加与墨液液滴不同的极性的电压,形成电场,使墨液液滴偏向。
图16中,表示了本实施方式的喷墨记录装置的其他的实施例。
图16所示的喷墨记录装置90除去偏向机构82以外,与图8所示的喷墨记录装置12构成相同,偏向机构82与图7所示的喷墨记录装置80构成相同。所以,对于三者中相同的构成要素使用相同的符号,将其说明省略。
在本实施方式的喷墨记录装置90中,也可以获得与图8所示的喷墨记录装置12相同的喷出效果,也可以获得与图7所示的喷墨记录装置80的偏向机构82相同的墨液液滴R的偏向效果。
而且,本实施方式中,并不限定为像图1及图8所示的偏向机构26那样,在偏向电极40及42上施加电压,形成给定电场而使墨液液滴偏向的偏向机构,可以像图7及图16所示的偏向机构82那样,利用空气流使墨液液滴偏向,与图像信号对应地控制墨液液滴的行为。
另外,能够适用于本实施方式的喷墨记录装置中的偏向机构并不限定于所述的偏向机构,例如可以使用形成磁场并使液滴偏向的偏向机构等各种偏向机构。
以下,将对本实施方式的喷墨记录装置12的图像记录进行详细说明。
首先,利用未图示的泵,从墨液罐28以墨液供给流路30、喷头50、第2墨液回收流路31的顺序循环墨液,总是向喷头50供给一定量的墨液。
向对置电极22、喷头50的喷出电极58施加电压。这样,在喷出电极58和对置电极22之间就设定了所需的电位差,在喷头50上形成能够喷出墨液的电场,如上所述地产生Taylor cone~拉丝的形成~拉丝的拉断,被拉断了的拉丝被从喷出口62中作为墨液液滴喷出。另外,在喷头50上形成能够喷出墨液的电场期间,拉丝的拉断连续地发生,形成墨液液滴。另外,墨液液滴被利用析像度增加机构70偏向,向多个方向喷出。
向多个方向喷出的墨液液滴穿过形成于与对置电极22的喷出口62相面对的位置上的开口部22a。
穿过了对置电极22的墨液液滴因形成于施加了给定电压的对置电极22和被接地的背面电极24之间的电场的作用,被向背面电极24侧拉拽,径直向背面电极24侧前进,穿过偏向机构26的第1偏向电极40和第2偏向电极42之间。
穿过第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的墨液液滴被第1偏向电极40和第2偏向电极42之间的电场控制其行为(飞行路径),该电场是由控制部44与图像信号对应地施加在第1偏向电极40上的电压形成的。即,图像记录中所使用的墨液液滴R不被偏向,直线前进而命中记录介质P,在图像记录中未被使用的墨液液滴R被偏向而命中导流板32。
像这样,通过与图像信号对应地控制墨液液滴R的行为,使墨液液滴R命中记录介质P,就在记录介质P上形成图像。另外,命中了导流板32的墨液被经过第1墨液回收流路34而回收到墨液罐28中再利用。
根据以上情况,在本实施方式的喷墨记录装置中,也是通过使静电力作用于墨液,将墨液液滴连续地喷出,与图像信号对应地用偏向机构控制墨液液滴的行为,在记录介质上进行图像记录,就可以在总是以高喷出频率从喷头中喷出墨液液滴的状态下进行图像记录,可以使对于图像信号的响应性改善,提高记录频率。
另外,在本实施方式的喷墨记录装置中,也是通过使静电力作用于墨液,喷出墨液液滴,就可以稳定地以高喷出频率喷出微小液滴直径的液滴,从而可以稳定地高速地形成高画质的图像。
这里,在所述的实施方式1及2中,虽然在喷头20及50与对置电极22之间形成给定电场,使墨液液滴喷出,但是本发明并不限定于此,也可以采用不设置对置电极的构成,在各喷头和背面电极之间形成给定电场,使墨液液滴喷出。
另外,在所述方式的喷墨记录装置中,虽然如上所述,最好在背面电极上,例如设置搬送皮带等搬送机构,在将记录介质P沿与配置为单列行构造的喷出口的排列方向正交的方向搬送的同时,进行图像记录,但是本发明并不限定于此,当然也可以采用不设置搬送机构的构成。
另外,所述实施方式中,虽然使被导流板回收的墨液液滴偏向,但是本发明并不限定于此,例如也可以将导流板配置于不被偏向而直线前进时的墨液液滴的搬送路径上,使被导流板回收的墨液液滴直线前进,使命中记录介质的墨液液滴偏向。
另外,所述实施方式中,虽然从可以将色料浓缩,可以形成渗润更少的图像的观点考虑,最好使用将具有电荷的粒子分散于电阻率高的溶剂中的墨液,但是本发明并不限定于此,只要是作为墨液整体具有电荷的墨液,即,只要是至少含有微粒及溶剂并具有电荷的墨液,则可以使用各种墨液。例如,也可以作为墨液使用具有难以带电的色料粒子的溶剂,利用带电控制剂或导电化剂等形成具有适度的导电性的墨液,使静电力作用于墨液溶剂,不将色料粒子浓缩,而作为微小液滴喷出。
更具体来说,也可以使用在低电阻率(109Ω·cm以下)的溶剂中,例如在水或极性有机溶剂(醇、酮、醚、酯、胺)中分散了难以带电的色料粒子的墨液。该情况下,电阻率低的溶剂就成为具有电荷的状态,通过使静电力作用,就可以将具有电荷的溶剂与色料粒子一起作为液滴喷出。
另外,也可以使用在低电阻率的溶剂中分散了具有电荷的色料粒子的墨液。该情况下,溶剂及色料粒子就成为具有电荷的状态,通过使静电力作用,就可以将具有电荷的溶剂与色料粒子一起作为液滴喷出。
另外,也可以使用在所述的高电阻率(109Ω·cm以下)的溶剂中,添加导电化剂,分散了难以带电的色料粒子的墨液。在像这样,使用高电阻率的溶剂的情况下,也可以通过将导电化剂添加到溶剂中,形成具有电荷的状态,通过使静电力作用,就可以将具有电荷的溶剂与色料粒子一起作为液滴喷出。
另外,也可以使用在高电阻率的溶剂中添加导电化剂,分散了具有电荷的色料粒子的墨液。该情况下,溶剂中的导电化剂及具有电荷的色料粒子就成为具有电荷的状态,通过使静电力作用,就可以将具有电荷的溶剂及色料粒子作为液滴喷出。
另外,虽然本实施方式中,采用了作为微粒具有色料粒子的墨液,但是并不限定于此,可以使用具有无色树脂粒子等各种微粒的溶液。
这里,在具有无色树脂粒子等各种微粒的溶液中,可以使用所述的载体液、分散树脂粒子、带电控制剂等,可以根据需要,通过对所述的载体液、分散树脂粒子、带电控制剂及/或其他的各种材料进行选择、混合来制造。
另外,所述实施方式中,虽然使用喷墨记录装置进行了说明,但是本发明的微小液滴喷出装置并不限定于此,例如可以用于微量化学反应装置、微量药物解析装置、涂布装置等中。
以上虽然对本发明的微小液滴喷出装置及喷墨记录装置进行了详细说明,但是本发明当然并不限定于所述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围中,进行各种改良或变更都可以。
例如,本发明中,虽然将喷头的喷出口配置了多个,但是也可以将喷出口设为1个。另外,在将喷头的喷出口配置多个的情况下,也可以将对置电极的开口设为被多个喷出口共用的1个狭缝状。
Claims (17)
1.一种微小液滴喷出装置,是使静电力作用于至少含有微粒和溶剂并带有电荷的溶液而喷出微小液滴的微小液滴喷出装置,其特征是,具有:
具备喷出口并使静电力作用于所述溶液而从所述喷出口中连续地喷出所述微小液滴的喷出机构、
基于控制信号使从所述喷出机构中喷出的所述微小液滴偏向的偏向机构、
将从所述喷出机构中喷出而直线前进的微小液滴及被所述偏向机构偏向了飞行方向的微小液滴当中的任意一方进行回收的回收机构。
2.根据权利要求1所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述喷出机构具有使所述微小液滴向与所述偏向机构所偏向的方向不同的方向偏向的析像度增加机构。
3.根据权利要求2所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述析像度增加机构是使静电力作用于所述溶液及所述微小液滴的至少一方而使所述微小液滴偏向的机构。
4.根据权利要求2或3所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述析像度增加机构是使所述微小液滴周期性地向多个方向偏向的机构。
5.根据权利要求2~4中任意一项所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述析像度增加机构具有在所述喷出口周围平行地配置的第1控制电极及第2控制电极、和控制向所述第1控制电极及所述第2控制电极施加的电压的控制部。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述喷出机构具有多个喷出口。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述微粒为带有电荷的带电微粒。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的微小液滴喷出装置,其特征是,所述微粒含有电荷及色料。
9.一种喷墨记录装置,是使用权利要求1~8中任意一项所述的微小液滴喷出装置,将墨液作为所述溶液的喷墨记录装置,其特征是,
所述偏向机构基于与图像信号对应的所述控制信号,使从所述喷出机构喷出的所述微小液滴偏向,从而使从所述喷出机构喷出后直线前进的所述微小液滴及被所述偏向机构偏向了飞行方向的所述微小液滴当中的任意一方命中记录介质,
所述回收机构将未命中所述记录介质的所述微小液滴回收,
在所述记录介质上形成基于所述图像信号的图像。
10.根据权利要求9所述的喷墨记录装置,其特征是,所述喷出机构具有具备所述喷出口的喷出部、和配置于所述喷出部和所述偏向机构之间并在与所述喷出部之间形成给定电场的对置电极。
11.根据权利要求10所述的喷墨记录装置,其特征是,所述对置电极在所述微小液滴的飞行路径上具有开口部。
12.根据权利要求9~11中任意一项所述的喷墨记录装置,其特征是,还具有背面电极,其被配置于与所述喷出机构夹隔所述偏向机构相面对的位置上,在与所述喷出机构之间形成给定电场。
13.根据权利要求9~12中任意一项所述的喷墨记录装置,其特征是,所述偏向机构是使飞行着的所述微小液滴偏向的电场或磁场的施加机构。
14.根据权利要求9~13中任意一项所述的喷墨记录装置,其特征是,所述偏向机构是用于使飞行着的所述微小液滴偏向的空气流的产生机构。
15.根据权利要求9~14中任意一项所述的喷墨记录装置,其特征是,还具有循环机构,其将所述墨液向所述喷出机构供给,将未被所述喷出机构喷出的墨液回收。
16.根据权利要求15所述的喷墨记录装置,其特征是,还具有回收墨液供给机构,其将被所述回收机构回收的墨液向所述循环机构供给。
17.根据权利要求9~16中任意一项所述的喷墨记录装置,其特征是,还具有调整所述墨液的墨液浓度的墨液浓度调整机构。
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