专利名称：喷墨打印设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印设备，具体地说涉及一种通过将墨水和使得墨水中的着色材料不可溶解或絮凝的液体组合物喷射到记录介质上而进行打印的喷墨打印设备。
背景技术：
已经知道，对于喷墨打印设备来说，为了例如改善打印图像上的颜色的防水性、耐久性和显影，采用会与墨水发生反应使得墨水中的着色材料不可溶解或者絮凝的液体组合物(以下称之为“反应液体”)。
但是有时，利用这种喷墨打印设备，微小浮动墨滴，也就是在从喷墨头中喷射墨水和反应液体时产生的薄雾的构成成分会附着并凝聚在喷墨头正面(以下称之为正面表面)中形成的喷射口附近的表面上。另外，墨水和反应液体，或者其混合物，可以从打印介质表面上溅回，该墨水与反应液体发生反应所产生的产物的构成成分可能会附着和凝聚在正面表面上。如此凝聚在喷射口附近的反应产物会直接导致墨水喷射口的堵塞以及墨水喷射方向的偏离(以下称之为偏向)。另外，墨水会附着在正面表面的反应产物的周围，直至它到达喷射口，从而会发生喷射失败或者喷射方向的偏向。由于喷射失败，例如会产生打印质量的恶化。另外，从喷射口漏出的墨水和反应液体也会导致上述问题。
为了防止由于墨水溶剂蒸发导致墨水喷射口的堵塞以及因为偏向导致的打印质量恶化，也为了恢复适当的喷射条件，传统的喷墨打印设备进行了各种恢复操作，例如盖帽、抽吸、清洁以及利用橡胶刮板擦拭(以下简称之为擦拭)、以及利用采用了吸收材料或者多孔材料的摩擦部件摩擦正面表面(以下简称之为摩擦)。
例如，一种传统的喷墨打印设备利用清洁液体进行恢复过程(参见日本专利申请公开昭57-125059，昭57-133074以及昭62-25055)。但是，该方法没有有效解决墨水与反应液体反应产生凝聚产物的问题。
另外，至少含有有机溶剂、表面活性剂和水的清洁剂也是公知的(参见日本专利申请公开平4-115954)。但是认为这种方法不适合于除去在正面表面上凝聚的反应产物。
还提出另一种方法，其中在已经进行了预定时间的喷射操作之后，向喷墨头正面表面施加液体溶剂以溶解其上的凝聚产物，一旦该产物溶解之后，通过擦拭将其除去(参见日本专利申请公开平10-151759)。但是由于产物一旦凝聚在正面表面上之后就不容易溶解，即使在施加液体溶剂并进行擦拭之后仍然如此，因此仍然会留下微量的产物。
近年来，倾向于形成更小直径的点以改善图像的质量，因此从墨水喷射口中仅喷射少量的墨水，也就是小的墨滴。由于墨滴尺寸如此之小，这种墨滴容易形成漂浮的薄雾并附着在正面表面上。因此容易产生凝聚产物。
对于采用墨水和反应液体的喷墨打印设备，通常为墨水应用和反应液体应用准备用于抽吸恢复过程和擦拭的单独的帽和刮板。这是因为当仅采用一个帽同时进行喷射反应液体的喷射面的抽吸以及喷射墨水的喷射面的抽吸时，反应液体以及墨水会在帽内彼此反应，该反应所产生的产物会附着在正面表面上。类似的，当仅采用一个刮板用于擦拭反应液体喷射面以及墨水喷射面时，附着在刮板上的反应液体以及墨水会彼此反应，产生反应产物。因此为了避免产生反应产物，对反应液体应用和墨水应用准备单独的帽和刮板，分开而不是同时进行用于反应液体头以及墨水头的恢复操作。在许多情况下，首先对墨水进行恢复操作，然后对反应液体进行恢复操作。
如上所述，对于采用反应液体和墨水的喷墨打印设备，由于正面表面上的凝聚反应产物比较坚固，因此通过施加液体溶剂不会完全除去该产物，正面表面上会残留微量产物。结果，难以获得令人满意的喷射。特别是已经擦拭完毕之后，反应产物可能会铺开，作为一个污迹残留在正面表面上，这种污迹的去除就更加困难。
另外，在已经在正面表面上施加液体溶剂之后，在反应产物的溶解程度足以使得它能够容易的从正面表面上除去之前，必须经过一定的时间。另外，一旦产生反应产物之后，即使通过施加液体溶剂而容易将其除去，也仍然需要用于刮除反应产物的擦拭操作。因此与仅简单的通过擦拭除去正面表面上附着的墨水的情况相比，增加了擦拭的次数。如上所述，需要一定的时间来除去正面表面上所产生的反应产物。当重复进行该处理的时候，每进行预定量打印时，都延长了需要用于所有打印数据处理的时间，并且打印速度还加剧了这个问题。
另外，由于采用较硬的刮板和超过除去墨水所需的作用力来进行用于刮去如此产生的反应产物的操作，因此容易刮伤正面表面。正面表面的损坏是容易减少喷墨头耐用性的一个因素。
另外，对于采用反应液体和墨水的喷墨打印设备来说，由于在其他恢复处理中也试图除去不能仅通过擦拭而除去的反应产物，因此容易延长用于每个恢复处理所需的时间，从而比仅采用墨水的喷墨打印设备更长。特别是，增加了进行抽吸操作的次数，并且超过了仅采用墨水的设备所需的次数，也就是增加了在非打印时的墨水消耗量，这是非常不经济的。
发明概述为了解决上述问题，本发明提供一种喷墨打印设备，它防止或者抑制反应液体(液体组合物)和墨水在正面表面上生成反应产物，并除去附着在正面表面上的墨水、反应液体以及反应产物，从而可以保持稳定的打印质量。
本发明还提供一种喷墨打印设备，它可以防止墨水和反应液体产生能够凝聚在喷射口附近的反应产物，并能减少墨水喷射方向的任何偏离。
根据本发明，一种喷墨打印设备，采用用于喷射墨水的墨水喷射口和用于喷射使得墨水不可溶解或者絮凝的反应液体的反应液体喷射口，它将墨水和反应液体喷射到用于进行打印的记录介质上，所述设备包括施加单元，用于在从墨水喷射口喷射墨水和/或从反应液体喷射口喷射反应液体之前向设置有该墨水喷射口和/或反应液体喷射口的喷射面施加预定液体，该液体能够防止或者抑制因为墨水与反应液体之间的反应而产生不可溶解的产物或者絮凝的产物。
而且根据本发明，一种喷墨打印设备，采用用于喷射墨水的墨水喷射口和用于喷射会与墨水反应的反应液体的反应液体喷射口，它将墨水和反应液体喷射到用于进行打印的记录介质上，所述设备包括施加单元，用于在打印操作开始之前向设置有墨水喷射口的喷射面和设置有反应液体喷射口的喷射面施加预定液体，该液体能够防止或者抑制因为墨水与反应液体之间的反应而产生反应产物；打印控制器，用于向喷射面施加预定液体的同时进行打印操作；以及擦拭单元，用于在完成处理预定量数据的打印操作之后或者在经过预定时间之后擦拭喷射面，其中在所述预定时间期间，施加单元使得保持预定液体的贮存部件与喷射面相接触，并向喷射面施加预定液体。
采用这种设置，由于通过利用提前施加有液体(抗凝聚液体)的喷射头，以防止或抑制因为墨水与反应液体的反应而产生反应产物，即使在墨水喷射过程中，当包括反应液体以及墨水的漂浮薄雾产生并附着在喷射头的喷射面(正面表面)时，也可以防止或者抑制产生反应产物以及反应产物附着在正面表面上。另外，即使在正面表面上产生或者附着反应产物，该反应产物也不容易凝聚。因此喷射面的污染较少，可以容易地除去附着在喷射口上的反应产物。
本发明的其他特征和优点将在以下结合附图对示例性实施方案的描述中了解得更加清楚。
附图的简要说明
图1是本发明喷射单元的外观透视图；
图2是喷射单元另一示例的外观透视图；图3是本发明喷墨打印设备的整体透视图；图4是用于解释在进行打印之后在墨水喷射头正面表面上例如凝聚产物所产生的那些污迹的视图；图5是通过清洁正面表面所得到的传统结果的视图；图6是在利用采用本发明的抗凝聚液体的恢复过程的同时清洁正面表面所得到的结果的视图；图7是显示采用本发明第一实施方案的抗凝聚液体喷头的恢复系统的具体视图；图8是显示采用第一实施方案的喷头的恢复系统的改进的具体视图；图9是显示采用本发明第二实施方案的毛细吸引力的恢复系统的具体视图；图10是显示采用第二实施方案的毛细吸引力的恢复系统的另一示例的具体视图；图11是显示采用第二实施方案的毛细吸引力的恢复系统的另一示例的具体视图；图12A-12D是用于解释本发明第三实施方案的头制造过程的视图；图13A-13D是用于进一步解释本发明第三实施方案的头制造过程的视图；图14是显示用于本发明第四实施方案的头的视图；图15是用于解释本发明第四实施方案的头制造过程的视图；图16A-16D是用于进一步解释本发明第四实施方案的头制造过程的视图。
优选实施方案的详细说明以下参考附图详细描述本发明的实施方案。
图1是本发明液体喷射单元的具体透视图。
图1的液体喷射单元是用于喷射使得墨水不可溶解或者絮凝的反应液体的反应液体喷射单元以及用于喷射墨水的墨水喷射单元的组件。该反应液体喷射单元包括反应液体头2，用于喷射反应液体，以及反应液体罐4，其中装有要提供给头2的反应液体。类似的，墨水喷射单元包括墨水头1，用于喷射墨水，以及墨水罐3，其中装有要提供给头1的墨水。在反应液体喷射口面2F上，反应液体头2具有256个喷射口2N，通过每个喷射口，每次喷射时喷射5pl的反应液体。在墨水喷射口面1F上，墨水头具有256个喷射口1N，通过每个喷射口，每次喷射时喷射4pl的墨水。
本发明喷射单元的结构不限于图1所示示例，但是重要的在于采用墨水和反应液体。图2显示了喷射单元的另一个示例。图2所示的喷射单元可以与全色打印机兼容，并具有两个黑色墨水头1K和青色、品红色和黄色头1C，1M和1Y，以及位于两个黑色墨水头1K之间的反应液体头。但是墨水头和反应液体头不必设置为一个单元；它们可以设置成分开的单元。墨水喷射口和反应液体喷射口不必始终设置在不同的头中；它们可以设置在一个头的同一个正面表面上。
对可以用于本发明的墨水和反应液体没有特别的限制，可以采用已知的传统材料。
以颜料作为着色剂的颜料墨水、以染料作为着色剂的染料墨水或者以颜料和染料作为着色剂的混合墨水都可以作为本发明的墨水。
另外，可以采用任何反应液体，只要它们能与墨水反应即可。
当采用染料墨水的时候，可以采用含能使得染料不可溶解的成分的反应液体。对于阴离子染料，可以采用含能使得染料不可溶解的阳离子成分的反应液体。
当采用颜料墨水的时候，可以采用含用于使得颜料絮凝的成分的反应液体。使染料絮凝的成分例如，二价或者多价金属离子以及与该多价金属离子耦合的阴离子组成的多价金属盐。具体示例多价金属离子是二价金属离子例如Ca2+，Cu2+，Ni2+，Mg2+或者Zn2+，以及三价金属离子例如Fe3+或者Al3+，示例性阴离子是Cl-，NO3-，或者SO4-。
图3是显示采用上述喷射单元的喷墨打印设备的视图。图3的喷墨打印设备主要包括纸张提供单元(sheet supply unit)，纸张输送单元(sheet feeding unit)，滑架单元以及清洁单元。
在滑架单元中，滑架101可拆卸地安装在上述喷射单元上，从而使其可以移动。也就是在滑架单元中，导轴102与滑架101啮合，从而滑架101可以沿着导轴102滑动，带103与导轴102并排延伸。利用这种结构，滑架101可以因为电动机(未显示)所产生的沿着带103传递的驱动力而移动。为滑架101设置电连接器，用于将安装在滑架101上以及喷墨打印设备的主体上的各头和用于由滑架101和主体交换电信号的柔性线缆105连接。
清洁单元106位于滑架101移动范围内的一端，它包括擦拭刮板以及抗凝聚液体喷洒器、传统已知的帽、以及通过帽进行抽吸恢复处理的泵(这些部件在图3中没有显示)，其中喷洒器用于如后所述的喷射/恢复处理。
用作打印介质的片材叠置在打印设备的供应盘108上，一旦已经开始打印操作，则在滑架101所扫描的范围内分别供应这些片材。在每个片材的记录表面由位于安装在滑架101上的每个头的喷射口面(正面表面)的相对位置处的压纸卷筒保持平整的同时，通过传送辊(未显示)间歇地传送片材。在该传送过程中，通过各头喷射墨水和液体组合物进行片材的打印。通过喷射辊107将如此打印的片材与间歇片材传送程序同步地向外喷射。
根据该实施方案的设备，通过反应液体头2喷射反应液体，通过墨水头1喷射墨水，从而两种液体重叠和附着在打印介质上，可以获得质量令人满意的打印图像。如此获得的图像因为它的抗色料扩散、颜色再现以及防水性能而图像质量优异。
但是在打印过程中，墨水和反应液体从打印介质回溅，在墨水头1的正面表面上混合，并在此产生反应产物。
图4是显示在喷射墨水的墨水头1的正面表面上例如通过反应产物所产生的污迹示例的具体视图。图4的污迹由附着在正面表面1F上的反应液体和墨水产生的反应产物10、墨水11和反应液体13、以及在反应产物周围生成的墨水污迹12形成。如图4所示，当采用反应液体以及墨水的时候，可以在正面表面上形成通过反应产物所产生的那些污迹。
为了解决这个问题，通常，在已经完成记录操作之后，或者在记录了预定量数据之后，向正面表面上施加溶解液体以溶解在正面表面上所产生的反应产物，通过擦拭除去溶解的产物(参见日本专利申请公开平10-151759)。但是当施加液体溶液的时候，不能完全溶解反应产物；大部分产物仍然保留下来并且通过擦拭也难以除去。如图5所示，一旦产生反应产物并部分凝聚，传统的擦拭操作不能将其完全除去，难以将正面表面恢复成令人满意的状态。
因此在该实施方案中，在打印操作开始之前，向正面表面施加能抑制反应产物的产生的抗凝聚液体。然后开始打印操作，同时向正面表面施加抗凝聚液体。当处理了预定量数据的打印操作或者预定时间的打印操作完成时，进行恢复操作，也就是通过擦拭从正面表面上除去墨水或者污迹。在已经完成恢复操作之后，并且当仍然有要打印的数据时，继续开始打印操作。在这种情况下，如上所述，在打印之前再次向正面表面施加抗凝聚液体。
图6是显示利用采用了该实施方案的抗凝聚液体的恢复装置擦拭正面表面所获得的结果示例的视图。当提前向正面表面施加如下表1所示的抗凝聚液体1，2，3以避免在记录操作过程中产生反应产物时，可以通过随后进行擦拭来完全除去在正面表面上的污迹。如上所述，用于本发明的抗凝聚液体是防止或者抑制通过墨水与反应液体(使得它们不可溶解或者絮凝)反应而产生反应产物(不溶解的产物或者絮凝的产物)的液体。抗凝聚液体也用于防止在正面表面上产生的或者在其上附着的反应产物在正面表面上凝聚。
在表1中，抗凝聚液体1和3含有强的表面活性剂(BC40和BC20(都由Nikko化学有限公司制造))。当采用颜料墨水时，表面活性剂附着在颜料周围，从而颜料很少反应，尤其是与反应液体反应。因此只要提前向正面表面上施加含有表面活性剂的抗凝聚液体1或者3，当记录操作所产生的漂浮在空气中的墨水薄雾附着在正面表面上时，可以防止或者抑制随后附着的墨水与反应产物的反应。结果，可以有效防止或者抑制在正面表面上产生反应产物。
表1的抗凝聚液体1和2可以溶解墨水或者反应产物。因此，只要提前向正面表面施加抗凝聚液体1或者2，喷射操作所导致的漂浮在空气中以及附着在正面表面上的墨水或者反应液体就被溶解，从而可以防止或者抑制反应产物的产生。另外，如果反应产物附着在正面表面上，与该正面表面接触的部分被溶解。结果，可以防止反应产物在正面表面上凝聚。
表1
也可以采用表1所示之外的其他抗凝聚液体。例如，具有5个或者更多的环氧乙烷基团的非离子表面活性剂。另外，用于和水混合使用的水溶性有机溶剂可以是例如碳原子数为1-4的烷基醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇或叔丁醇；酰胺例如二甲基甲酰胺或者二甲基乙酰胺；酮或者酮-醇例如双丙酮醇；醚例如四氢呋喃或者二噁烷；聚亚烷基二醇例如聚乙二醇或者聚丙二醇；具有二至六个亚烷基的碳原子的亚烷基二醇，例如乙二醇，丙二醇，丁二醇，三乙二醇，1，2，6-己三醇，硫二甘醇，己二醇或者二乙二醇；甘油；多元醇的低级烷基醚，例如乙二醇单甲醚(或者单乙醚)，二乙二醇单甲醚(或者单乙醚)或者三乙二醇单甲醚(或者单乙醚)；N-甲基-2-吡咯烷酮；2-吡咯烷酮；或者1，3-二甲基-2-咪唑啉酮。在这些水溶性有机溶剂中，多元醇例如二乙二醇的低级烷基醚，或者例如三乙二醇单甲醚(或者单乙醚)的多元醇的低级烷基醚是优选的。或者，极性溶剂，例如甲酰胺，2-吡咯烷酮，己二醇，EG单乙醚，三乙醇胺或者1，2，6-己三醇或者碱性溶液，例如氢氧化钠，氢氧化锂或者氢氧化镁可以用作该抗凝聚液体的主要成分。
以下描述施加上述抗凝聚液体的设备以及液体施加方法。
(第一实施方案)图7是显示本发明第一实施方案的喷射恢复装置的具体视图。
在图7中，采用喷洒装置21将表1中的其中一个抗凝聚液体喷洒在墨水头1的正面表面上，采用抗凝聚液体罐23贮存该抗凝聚液体。贮存在抗凝聚液体罐23中的抗凝聚液体通过泵27由供应管25提供给喷洒器21。喷洒器21喷洒在正面表面上的抗凝聚液体与随后将会附着在该正面表面上的墨水或者反应液体混合，并用于防止或者抑制反应产物的产生。另外，如此施加的抗凝聚液体也用于防止在正面表面上产生的或者附着在其上的反应产物凝聚在正面表面上。
在该实施方案中，上述罐23、泵27以及喷洒装置21设置用于图3所示的清洁单元106。但是只要可以向正面表面上适当的施加抗凝聚液体，这些部件可以位于主体一侧上或者头(滑架)一侧上。
刚好在打印操作开始之前，通过喷洒装置21向墨水头1的正面表面上施加抗凝聚液体。已经在正面表面上施加了抗凝聚液体的墨水头1从清洁单元106移动，并进行打印操作。当已经完成打印操作时，或者当已经进行了预定时间或者预定量数据的打印操作时，墨水头1返回图7所示的喷射恢复机构。也就是，墨水头1移动至图7的左侧，并且通过两个擦拭刮板31和32擦拭正面表面以除去墨水、反应液体以及用于防止产生反应产物的抗凝聚液体。即使反应产物附着在正面表面上，也只会产生少量的产物，或者由于抗凝聚液体的作用，该产物也不会牢固地附着在正面表面上，从而通过后继的擦拭操作可以完全除去反应产物。
在该实施方案中，采用0.7mm厚的醚耦合的氨基己酸乙酯，作为擦拭刮板31和32。可以采用任意数量的擦拭刮板，作为擦拭刮板的替代，可以采用利用了吸收材料或者多孔材料的清洁部件来摩擦墨水头的正面表面。另外，擦拭刮板可以由比该实施方案中更薄的氨基甲酸乙酯来形成，或者用比氨基甲酸乙酯更软的材料形成。
抗凝聚液体可以不仅喷洒在墨水头1上，也可以喷洒在反应液体头2上，因为由墨水和反应液体构成的反应产物也会在反应液体头2的正面表面上生成。当向墨水头1和反应液体头2喷洒抗凝聚液体时，可以对墨水头和反应液体头采用不同的擦拭刮板，或者可以共用同一或同一组组擦拭刮板。当采用同一或同一组擦拭刮板来清洁两个头时，首先除去的墨水或者反应液体会附着在要在后面清洁的墨水头或者反应液体头的正面表面上，可能会在正面表面上产生反应产物。但是由于在下一个打印操作开始之前喷洒抗凝聚液体，因此通过抗凝聚液体可以容易地除去反应产物，反应产物仍然会残留在正面表面上的可能性较小。因此共同使用一个擦拭刮板不会产生什么问题，可以保持正面表面的令人满意的条件。
类似的，也不必为反应液体头2和墨水头1分开提供用于另一个恢复处理的部件。例如可以采用大小足以覆盖两个头的帽来同时进行用于两个头的抽吸操作。如果在帽中产生反应产物并且该产物附着在正面表面上，通过随后施加的抗凝聚液体来溶解反应产物。因此反应产物会凝聚在正面表面上的可能性较小，打印操作不会受到不好的影响。
利用上述结构，由于当向正面表面适当的施加抗凝聚液体时，可以防止反应产物在正面表面上凝聚，因此可以保持清洁的正面表面。另外，由于对于墨水头和反应液体头可以采用共用的擦拭刮板和帽，因此可以简化设备结构降低成本。
当喷墨打印设备具有多种打印模式例如仅采用墨水的常规打印模式以及采用墨水和反应液体的特殊打印模式时，通常，在特殊打印模式中需要比常规打印模式更多的擦拭。但是根据本发明，由于难以在正面表面上产生反应产物，因此不需要大的擦拭作用力，也不需要改变常规打印模式和特殊打印模式之间的擦拭重复次数，也就是可以进行同样的控制过程。因此可以简化控制程序。如上所述，根据该实施方案，由于可以容易地除去附着在正面表面上的反应产物，因此与传统的情况相比，可以减小用于擦拭的作用力以及擦拭的重复次数。结果，可以保护正面表面不受损害，提高喷墨头的耐用性。
类似的，对于另一个恢复处理，例如抽吸恢复处理，对于常规打印模式和特殊打印模式来说，不需要改变重复次数，可以对两个模式采用同样的重复次数。或者如上所述，可以在用一个帽同时封闭两个头的情况下进行抽吸恢复处理。因此可以简化控制程序。
如下表2显示了在第一实施方案和传统实施例之间的打印质量比较结果。在表2中，○表示通过肉眼检查没有发现打印质量存在问题的状况。△表示打印质量略微下降但是仍可以实际使用的状况。×表示打印质量低于前两者的状况。
表2
以下对用于该实施方案的用于调整黑色墨水和反应液体的方法进行解释。
(着色颜料墨水)<形成颜料分散液体>
苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸乙酯共聚物 1.5份(酸值240，重均分子量＝5000)单乙醇胺 1.0份二乙二醇 5.0份离子交换剂81.5份这些组成的混合物在水浴中在70℃加热以完全溶解。向所获得的溶液中加入新试验生产的碳黑(Mitsubishi化学公司生产的MCF88)10份和异丙醇1份，在进行30分钟预混合之后，在以下条件下进行分散处理。
分散机砂磨机(Igarashi Machinery有限公司)研磨介质锆珠，直径1mm研磨介质的填充率50％(体积百分数)研磨周期三小时另外，进行离心处理(12000rpm；20分钟)，以除去大颗粒，所得到的液体用作颜料分散液体。
<制造着色颜料黑色墨水K1>
通过利用上述分散液体按照以下的组成比例混合以下组成，如此获得的含有颜料的墨水用作着色颜料墨水。此时的表面张力为34mN/m。
上述颜料分散液体 30.0份甘油 10.0份乙二醇 5.0份N-甲基-吡咯烷酮5.0份乙醇 2.0份acetylenolEH(Kawaken精细化学有限公司) 1.0份离子交换剂 47.0份(反应液体S1)然后溶解以下成分的混合物，并通过膜过滤器(Sumitomo ElectricIndustries，Ltd.)在压力之下过滤。结果获得其pH调整为3.8的反应液体S1。
<反应液体S1的组成>
二乙二醇10.0份甲醇5.0份硝酸镁 3.0份acetylenolEH(Kawaken精细化学有限公司) 0.1份离子交换剂 81.9份图8是显示用于利用喷洒器施加抗凝聚液体的另一个结构示例的具体视图。如图8所示，喷洒装置21位于墨水头1所移动的范围内，但是在打印区域之外，从而当墨水头1移动至和喷洒装置21相对的位置时喷洒抗凝聚液体。以这种方式，可以容易地选择要施加抗凝聚液体的正面表面，可以均匀施加抗凝聚液体。
如上所述，根据该实施方案，在利用墨水和反应液体进行打印之前，提前向正面表面施加抗凝聚液体，从而作用在附着在正面表面上的墨水、反应液体以及反应产物上。结果，可以防止反应产物的初始产生，或者即使在正面表面上产生了反应产物，也可以防止该产物在正面表面上凝聚，可以维持清洁的正面表面。
(第二实施方案)图9是显示本发明第二实施方案的用于施加抗凝聚液体的结构的具体视图。
将具有较大毛细吸引力的芯28设置在抗凝聚液体罐23中并从其中部分地伸出。在罐23中也形成与大气相通的空气孔26。也就是通过毛细吸引，抗凝聚液体渗透整个芯28。芯28的一端位于墨水头1的打印区域之外，并处于墨水头1移动的范围内，从而该端可以在墨水头1的正面表面上摩擦。利用这种结构，不仅抗凝聚液体可以容易地施加在正面表面上，而且通过摩擦操作，可以将通过在前一次记录操作之后进行的擦拭而未能从正面表面上除去的污迹刮去。
在这种情况下，考虑到溶液的施加、正面表面的涂布效率以及刮擦的效果，可以对芯28采用各种形状，例如与抗凝聚液体接触的部分可以延长，或者芯的远端可以成型为楔状或者刷状。在该实施方案中，以氨基甲酸乙酯泡沫用作芯材料；但是可以使用各种其他材料，例如毛毡、织物、海棉或者它们的结合。
图10是显示用于通过毛细吸引施加抗凝聚液体的另一个示例的具体视图。在图10中，辊29完全由例如能够储存抗凝聚液体的氨基甲酸乙酯泡沫的材料形成，或者通过用氨基甲酸乙酯泡沫覆盖该表面来获得。如在图10中的实施例，辊29可以随着墨水头1的移动而滑动，抗凝聚液体可以适当地施加至正面表面。
图11是显示用于该实施方案的另一个示例的视图，其中芯28可以移动以施加抗凝聚液体。当墨水头固定而进行喷射恢复处理时，或者当按照与滑架移动方向不同的方向摩擦正面表面时，可以采用该结构。图11所示的实施例是图9的实施例的应用；但是可以对图10的实施例进行改进以提供图11的实施例。
当通过利用图10或者图11所示的结构进行打印并且通过擦拭刮板来擦拭正面表面的时候，仅需要再次施加抗凝聚液体，并清洁正面表面。例如在已经完成打印和擦拭之后，通过芯或者辊施加抗凝聚液体，残留在正面表面上的少量反应产物会通过抗凝聚液体的溶解作用而溶解。然后进行擦拭和500个墨滴的预喷射，以除去附着在正面表面上的污迹。表3中显示了该处理之后的结果和作为比较的传统实施例所获得的结果。
传统实施例所得到的打印结果是在不使用抗凝聚液体的情况下进行传统的恢复处理所获得的结果.第一实施例(采用图10的结构进行打印)和第二实施例(采用图11的结构进行打印)显示了在已经擦拭之后再次施加抗凝聚液体的情况下进行上述过程所获得的打印结果。
在这些实施例中，肉眼观察通过一系列处理打印的图像。○表示打印质量没有问题。△表示打印质量略微下降但是仍处于可以实际使用的适当水平。×表示打印质量低于前两者的状况。
表3
如表3所示，在进行上述处理的第一和第二实施例中，即使当提高打印数量的时候，记录质量也不会恶化，可以维持令人满意的打印结果。
(第三实施方案)根据本发明，为了防止或者抑制产生反应产物，刚好在启动记录操作之前向墨水头的正面表面施加抗凝聚液体。但是当喷射口区域湿润时，该液体倾向于改变墨水或者反应液体的喷射方向，也就是可能会发生偏向。因此在该实施方案中，在墨水头的正面表面上，在喷射口区域和其他区域之间的润湿程度不同，因此仅在喷射口区域中提高防水性。利用这种结构，向喷射口区域之外的正面表面施加抗凝聚液体，因此墨水或者反应液体的喷射方向不会受到抗凝聚液体的不利影响。
由于喷射口区域高度防水，即使没有施加抗凝聚液体，飞溅的墨水或者反应液体或者反应产物也难以附着在喷射口区域上。即使当在记录操作过程中在喷射口周围产生反应产物，通过从喷射口喷射墨水或者反应液体的作用力可以容易地除去反应产物。另外，由于墨水或者反应液体以短的间隔喷射，即使当漂浮在空气中的墨水或者反应液体附着在喷射口附近，附着在正面表面上的反应产物凝聚的可能性也低。
在该实施方案中，用于施加抗凝聚液体的机构和打印机构与第一和第二实施方案的相同。但是墨水头的正面表面不同，喷射口区域由高度防水物质制成。以下解释该实施方案的喷墨记录头的制造方法，以及该喷墨记录头的正面表面的结构。
(头制造实施例)图12A至12D以及13A至13D是用于解释第三实施方案的头制造方法的各步骤的视图。
如图12A所示，在其上有作为液体喷射的能量产生元件的多个电热转换元件202(由例如HfB2的材料制造的加热器)的硅基板201上设置喷砂掩模，利用喷砂，形成通孔206(墨水供应口)以供应墨水。
然后如图12B所示，该图包括图12A的沿着12B-12B′的截面，可溶解的树脂层203通过层压转移至基板201。可溶解的树脂层203是通过在PET(聚邻苯二甲酸乙二醇酯)片材上涂布和干燥聚甲基异丙烯基酮(产品名Tokyo Ohka Kogyo有限公司的ODUR-1010)而获得的干膜。由于ODUR-1010具有低的粘度，并且不能形成为厚膜，因此在本实施方案中采用该材料的浓缩物。
然后，将所得到的基板201在120℃预烘焙20分钟，并通过利用掩模对准仪PLA520(冷光镜CM290(产品名，来自Canon Inc.)进行曝光处理，以形成用于墨水流动通道的图案。在该实施例中，曝光进行1.5分钟，利用1％的苛性钠溶液进行喷洒显影处理。由可溶解的树脂形成的图案203用于获得将墨水供应口206和电热转换元件202连接起来的墨水流动通道。在该实施方案中，在显影处理之后形成的抗蚀剂膜的实际厚度是10μm。
以下如图12C所示，将以下的树脂组合物溶解在甲基异丁基酮和diglime的溶剂混合物中，通过旋涂形成感光覆盖树脂层204。在该实施例中，在图案203上的树脂层的实际厚度为10μm。
感光覆盖树脂层204的组合物是环氧树脂EHPE-3150(产品名，来自Daicel Chemical Industries，Ltd.)、cheminocsAFEp(产品名，来自Nippon Mectron有限公司)、diol1，4-HFAB(产品名，来自Central Glass有限公司)、硅烷偶合剂A-187(产品名，来自Nippon Unicar有限公司)以及光聚合引发剂adecaoptomerSP-170(产品名，来自Asahi DenkaKyogyo K.K)。
然后，利用PLA520(CM250)进行图案曝光处理以通过掩模207曝光水保持区域。在该实施例中，如图12D所示，感光覆盖树脂层204的虚线部分被曝光。在该实施方案中，进行10秒的曝光处理，在60℃进行30分钟的后烘焙处理。
然后，将具有以下组成的防水的感光表面处理剂205溶解在diglime溶剂中，通过喷涂来施加所获得的溶剂溶液。另外，通过掩模207′利用PLA250(CM250)进行图案曝光。
也就是如图13A所示，感光表面处理剂205的阴影部分以及感光覆盖树脂层204的另外的虚线部分被曝光。
然后，如图13B所示，利用甲基异丁基酮进行显影处理，获得墨水喷射口208、防水图案以及水保持区域。
应当指出，在该实施方案中，形成φ26μm的排水口208a。
(感光表面处理剂205)感光表面处理剂205的组成是环氧树脂EHPE-3150(产品名，来自Daicel Chemical Industries，Ltd.)、cheminoxAFEp(产品名，来自NipponMectron有限公司)、diol1，4-HFAB(产品名，来自Central Glass有限公司)、MF-120(产品名，来自Tokem有限公司)、硅烷偶合剂A-187(产品名，来自Nippon Unicar有限公司)以及光聚合引发剂adecaoptomerSP-170(产品名，来自Asahi Denka Kyogyo K.K)。
此时，墨水流动通道图案203依然存在。
然后如图13B所示，利用PLA250(CM290)将所得到的结构再次曝光2分钟，墨水流动通道图案203的材料的主链分解。然后将所获得的结构浸泡在乳酸甲酯中同时加以超声波，对剩余的墨水流动通道图案203进行洗提。
然后，将头在150℃加热一个小时以完全固化感光覆盖树脂层204和防水表面处理剂205。
最后，如图13C所示，将墨水供应部件209粘接至墨水供应口206。结果，完成本发明的喷墨记录头。
图13D是从图13C之上观察的喷射口区域的放大前视图。
如图13D所示，仅在喷射口208周围形成环状的其中已经施加的防水表面处理剂的防液体区域205，正面表面的除了该防液体区域205之外的其他区域是液体保持区域。因此当向正面表面施加抗凝聚液体的时候，环形的防液体区域排斥抗凝聚液体，防止喷射口208被润湿。由于液体保持区域由具有适当润湿性的材料制成，因此令人满意地保持所施加的抗凝聚液体。
当采用如此获得喷墨记录头并且利用上述结构进行实际打印测试时，墨水或者其他液体不会附着，因为在每个喷射口208周围具有防液体区域205，另外，能防止附着和保留在外部液体保持区域的墨水或者其他液体移动至喷射口208。因此初始的喷射操作不会受到不利的影响。
如上所述，在开始打印之前，向整个正面表面施加抗凝聚液体，而不用担心发生墨水喷射路径的方向偏离，即使当墨水和反应液体混合时，可以防止或者抑制产生不可溶解的产物或者絮凝的产物。另外，当液体混合物飞溅离开打印表面并且不可溶解的产物或者絮凝的产物附着在正面表面上时，可以溶解所附着的产品。由于在这种状态下利用擦拭刮板31和32摩擦该正面表面，可以防止所附着的产品凝聚在正面表面上，可以保持清洁的正面表面。
用于形成正面表面的材料不限于用于本实施方案的材料，可以对防液体区域205采用任何防水材料，可以对液体保持区域采用任何润湿材料。在该实施方案中，采用感光表面处理剂来形成防液体区域205；但是本发明不限于此，可以采用任何方法，只要能在正面表面上形成防液体区域和液体保持区域即可。
该实施方案的头可以仅用作墨水喷射头或者反应液体喷射头，或者作为两个头。当然对于本发明来说最有效的是用于两个头，从而减少喷射方向的偏离。但是即使本发明仅用于一个头，也可以减少喷射方向的偏离。因此该实施方案包括本发明用于墨水喷射头和反应液体喷射头中任何一个或者两个的模式。
(第四实施方案)第四实施方案的特征在于，如图14所示，在头的正面表面上形成台阶和/或沟槽，向正面表面施加抗凝聚液体并然后进行擦拭。根据这种结构，如图14所示，所施加的抗凝聚液体被拉到台阶或者沟槽内，不会与喷射口相接触。因此可以防止因为在喷射口周围存在抗凝聚液体而使得喷射方向发生偏离。以下详细描述第四实施方案。
该实施方案的抗凝聚液体施加机构以及施加方法与第一实施方案和第二实施方案相同。但是头的正面表面是不同的，在喷射口周围形成台阶或者防水沟槽。
以下解释用于本实施方案的头制造方法。
头制造方法的前半部分与第三实施方案相同。也就是直到图12D所示的步骤都相同，以下仅解释以后的步骤。
在图12D的步骤之后，利用与图12C和12D中的步骤相同的材料进行同样的处理，形成图15所示的台阶状正面表面。
然后，防水的感光表面处理剂205(采用与第三实施方案所拥材料相同的材料作为表面处理剂)溶解在diglime溶剂中，将所得到的溶剂通过喷涂施加。然后如图13A所示，利用PLA520(CM250)，通过掩模207′进行图案曝光处理。
然后，如图16A所示，利用甲基异丁基酮进行显影处理，获得墨水喷射口208、防液体图案和液体保持区域。在该实施方案中，形成φ26μm的喷射口图案208a。此时，呈现液体流动通道图案203。
然后，如图16B所示，利用PLA520(CM290)再次进行2分钟的曝光处理以分解液体流动通道图案203的材料的主链。然后将所获得的结构浸泡在乳酸甲酯中同时加以超声波，对剩余的墨水流动通道图案203进行洗提。然后，将头在150℃加热一个小时以完全固化感光覆盖树脂层204和防水表面处理剂205。
最后，如图16C所示，将墨水供应部件209粘接至墨水供应口206，完成该实施方案的喷墨记录头。图16D是从喷射口208一侧看的图16B的放大顶视图。
第一实施方案中的参考图3以及7所解释的喷墨打印设备利用如此获得喷墨记录头进行打印。具体的说，在开始打印操作之前，向头的形成有台阶或者沟槽的正面表面施加抗凝聚液体，进行适当的擦拭。由于在喷射口208周围存在台阶或者沟槽，施加在喷射口208附近的抗凝聚液体被通过擦拭拉到台阶或者沟槽内。根据该实施方案，在抗凝聚液体附着在喷射口208的同时不进行喷射操作。另外，附着在喷射口208的薄雾的墨滴或者飞溅离开打印表面并保留在正面表面上的墨水被拉到台阶或者沟槽内，并防止其移动至喷射口208。因此，不会对初始的喷射操作造成不好的影响，可以防止喷射方向的偏离。
以下解释本发明所使用的用于调整墨水、反应液体和抗凝聚液体的方法。在以下描述中，除非另有说明，份和％是重量单位。
(第一实施例)制备含有颜料和阴离子化合物的彩色墨水，也就是黑色、青色、品红色和黄色墨水。也制备反应液体和抗凝聚液体。
采用以上第一实施方案的参考图3和7所解释的喷墨打印设备，利用上述墨水、反应液体和抗凝聚液体，按照100％负荷连续打印30页。以下参考表4描述所得到的结果。
(彩色墨水K1)制备第一实施方案中所解释的彩色墨水K1。
(彩色墨水C1)按照与彩色墨水K1同样的方式制备含有颜料的彩色墨水C1，但是用蓝色颜料15代替用于制备彩色墨水K1的碳黑(MCF88，来自Mitsubishi Chemical Indusries Ltd.)。
(彩色墨水M1)
按照与彩色墨水K1同样的方式制备含有颜料的彩色墨水M1，但是用红色颜料7代替用于制备彩色墨水K1的碳黑(MCF88，来自Mitsubishi Chemical Indusries Ltd.)。
(彩色墨水Y1)按照与彩色墨水K1同样的方式制备含有颜料的彩色墨水Y1，但是用黄色颜料黄74代替用于制备彩色墨水K1的碳黑(MCF88，来自Mitsubishi Chemical Indusries Ltd.)。
(反应液体S1)制备与第一实施方案相同的反应墨水。
(抗凝聚液体P1)溶解以下成分的混合物，并通过孔径为0.22μm的膜过滤器(产品名Fluoropore filter，来自Sumitomo Electric Industries，Ltd.)在压力之下过滤，以获得抗凝聚液体P1。
<抗凝聚液体P1的组成>
二乙二醇 10.0份甲醇 5.0份BC40(Nikko化学有限公司) 10.0份acetylenolEH(Kawaken精细化学有限公司) 0.1份离子交换剂74.9份(第二实施例)在与第一实施例同样的条件下进行打印操作，但是采用不同的抗凝聚液体。
(抗凝聚液体P2)溶解以下成分的混合物，并通过孔径为0.22μm的膜过滤器(产品名Fluoropore filter，来自Sumitomo Electric Industries，Ltd.)在压力之下过滤，以获得抗凝聚液体P2。
<抗凝聚液体P2的组成>
二乙二醇 20.0份甲醇 5.0份
EDTA(乙二胺四乙酸)4Na·4H2O 5.0份acetylenolEH(Kawaken精细化学有限公司) 0.1份离子交换剂69.9份(第三实施例)在与第一实施例同样的条件下进行打印操作，但是采用不同的抗凝聚液体。
(抗凝聚液体P3)溶解以下成分的混合物，并通过孔径为0.22μm的膜过滤器(产品名Fluoropore filter，来自Sumitomo Electric Industries，Ltd.)在压力之下过滤，以获得抗凝聚液体P3。
<抗凝聚液体P3的组成>
二乙二醇 20.0份甲醇 5.0份氢氧化钠 0.5份acetylenolEH(Kawaken精细化学有限公司)0.1份离子交换剂 74.4份以下表4显示了该实施方案以及传统实施例所获得的打印质量的比较结果。在表4中，○表示通过肉眼检查确定没有打印质量问题。△表示打印质量略微下降但是仍可以令人满意地实际使用。×表示打印质量低于前两者。
表4
根据上述实施方案，在正面表面中在距离喷射口适当距离处形成台阶或者沟槽。因此当作为本发明的一个特征的在喷射操作之前施加抗凝聚液体时，抗凝聚液体被拉到台阶或者沟槽中，在抗凝聚液体附着在喷射口的同时不进行喷射操作。结果例如防止喷射方向的偏离。
该实施方案的头可以仅用作墨水喷射头或者反应液体喷射头，或者作为这两种头。当然，最有效的是对于两个头都采用本发明以减少喷射方向的偏离。但是即使仅对一个头采用本发明也可以减少喷射方向的偏离。因此，该实施方案包括本发明用于墨水喷射头和反应液体喷射头中的任一个或者两个的模式。
尽管已经参考了示例性实施方案描述了本发明，但是可以理解，本发明不限于所公开的实施方案。相反，本发明试图覆盖包括在所附的权利要求的精神和范围内的各种改进和等效设置。对以下权利要求的范围应当给予最广泛的解释，从而包括所有这种改进和等效结构与功能。
本申请要求在2004年3月11日提交的日本专利申请2004-069170的优先权，该专利申请的内容在此引入。
权利要求
1.一种喷墨打印设备，通过采用用于喷射墨水的墨水喷射口和用于喷射使得墨水不可溶解或者絮凝的反应液体的反应液体喷射口，将墨水和反应液体喷射到打印介质上，从而进行打印，所述设备包括施加单元，用于在从墨水喷射口喷射墨水和/或从反应液体喷射口喷射反应液体之前向设置有该墨水喷射口和/或反应液体喷射口的喷射口面施加预定液体，以防止或者抑制因为墨水与反应液体之间的反应而产生不可溶解的产物或者絮凝的产物。
2.一种喷墨打印设备，通过采用用于喷射墨水的墨水喷射口和用于喷射会与墨水反应的反应液体的反应液体喷射口，将墨水和反应液体喷射到记录介质上，从而进行打印，所述设备包括施加单元，用于在打印操作开始之前向设置有墨水喷射口的喷射口面和设置有反应液体喷射口的喷射口面施加预定液体，以防止或者抑制因为墨水与反应液体之间的反应而产生反应产物；打印控制单元，用于在该预定液体附着在喷射口面上的同时进行打印操作；以及擦拭单元，用于在完成预定量数据的打印或者预定时间的打印之后擦拭喷射口面，其中施加单元通过使得贮存该预定液体的贮存部件与喷射口面相接触而向喷射口面施加该预定液体。
3.如权利要求1的喷墨打印设备，其中该预定液体含有表面活性剂、甲醛、2-吡咯烷酮、己二醇、EG单乙醚，三乙醇胺、1，2，6-己二醇、氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化镁中的至少一种。
4.如权利要求1的喷墨打印设备，还包括擦拭单元，用于在已经喷射了墨水和/或已经喷射了反应液体之后擦拭喷射口面。
5.如权利要求1的喷墨打印设备，其中施加单元具有喷洒器，用于将该预定液体喷洒在喷射口面上。
6.如权利要求1的喷墨打印设备，其中施加单元包括贮存部件，用于通过利用毛细吸引保持该预定液体；以及摩擦单元，用于将贮存部件与喷射口面相摩擦。
7.如权利要求6的喷墨打印设备，其中贮存部件是杆状部件或者辊状部件。
8.如权利要求4的喷墨打印设备，它能够实现第一打印模式的性能以及第二打印模式的性能，其中在第一打印模式中，不进行从反应液体喷射口喷射反应液体的操作，仅进行从墨水喷射口喷射墨水的操作；在第二打印模式中，进行从反应液体喷射口喷射反应液体以及从墨水喷射口喷射墨水的操作；其中擦拭单元在第一打印模式和第二打印模式中对喷射口面擦拭同样的次数。
9.如权利要求1的喷墨打印设备，其中喷射口面中的喷射口的周边区域比其它区域更加防水。
10.如权利要求1的喷墨打印设备，其中在喷射口面中形成台阶和/或沟槽。
全文摘要
一种喷墨打印设备，能够防止或者抑制在喷射头的正面表面上因为反应液体和墨水产生反应产物，并可以除去附着在该正面表面上的墨水、反应液体或者反应产物，从而始终保持稳定的打印质量。刚好在打印操作启动之前，在喷射头的正面表面上喷洒抗凝聚液体，喷射头进行喷射操作(打印操作)而正面表面上施加有抗凝聚液体。当完成打印操作时，或者当已经进行了预定量数据的打印时，通过刮板擦拭喷射头的正面表面，以除去墨水和反应液体。由于提前向正面表面施加抗凝聚液体，因此可以防止或者抑制在正面表面上产生反应产物。另外，即使反应产物附着在正面表面上，但是可以防止该产物在正面表面上凝聚。
文档编号B41J2/01GK1666869SQ200510053
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者山口敦人, 中泽广一郎 申请人:佳能株式会社