JP4980962B2 - 液滴吐出方法および液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、前記の粒子径の揃った粒子を分散させた液体をインクジェット方式により液滴として吐出して被記録媒体上に打滴し、被記録媒体上において液架橋力により粒子を自己組織的に凝集させて粒子凝集体を形成する、という技術(以下、粒子間の自己組織化技術という)を利用するものである。
SL=π×R2
この式より、SL=2.5×10−8m2と求めることができる。
t0< Δt
このように、数8の条件式を満たせば、図4に示すように、第2滴目の粒子12−2は、第1滴目の粒子12−1による粒子凝集体14−1の後に合体するように粒子凝集体14−2を形成する。なお、粒子凝集体14−1と粒子凝集体14−2が合体したものを全体として集合凝集体16と表現する。
図6は、打滴位置間隔の条件についての説明図である。
L(P1,C2)≧r_max2
なお、図6(c)に示すように、P1は被記録媒体13上において第1滴目の粒子凝集体14−1の第2滴目の液滴10−2の打滴位置C2方向の最外部の位置を示す。また、L(P1,C2)は、位置P1と位置C2の距離を示す。
L(C1,C2)≦(r1+r_max2)
なお、図6(b)に示すように、L(C1,C2)は、第1滴目の液滴10−1の打滴位置C1と第2滴目の液滴10−2の位置C2の距離を示す。
P1=R,C2=P1+ΔR+r=R+ΔR+r,
P2=P1+2×R=3×R,C3=P2+ΔR+r=3×R+ΔR+r,
P3=P2+2×R=5×R,C4=P3+ΔR+r=5×R+ΔR+r,
・・・,
PX=PX−1+2×R=(2×X−1)×R,
CX+1=PX+ΔR+r=(2×X−1)×R+ΔR+r,
・・・
ここで、液滴の中心間距離L(CX,CX+1)は、以下のように表すことができる。
L(C1,C2)=R+ΔR+r,
L(C2,C3)=L(C3,C4)=・・・=L(CX−1,CX)=・・・=2・R
また、r>Rより、L(C1,C2)は、L(C2,C3),L(C3,C4),・・・,L(CX,CX+1)に比べて大きくなる。即ち、第1滴目の液滴10−1と第2滴目の液滴10−2の中心間距離を、第2滴目の液滴10−2と第3滴目の液滴10−3の中心間距離、第3滴目の液滴10−3と第4滴目の液滴10−4の中心間距離、・・・、第X滴目の液滴10−Xと第(X+1)滴目の液滴10−(X+1)の中心間距離に比べて大きくする必要がある。
C2=c,C3=2×c,・・・,CX=(X−1)×c,・・・
[数14]
P1=C2−(r+ΔR)=c−(r+ΔR),
P2=C3−(r+ΔR)=2×c−(r+ΔR),
・・・,
PX=CX+1−(r+ΔR)=X×c−(r+ΔR),
・・・
ここで、各液滴10−1,10−2,…,10−X,…より形成された粒子凝集体14−1,14−2,…,14−X,…の広がり半径は、以下のように表すことができる。
R1=P1=c−(r+ΔR),
R2=(P2−P1)/2=c/2,
R3=(P3−P2)/2=c/2,
・・・,
RX=(PX−PX−1)/2=c/2,
・・・
ここで、r≦c/2とすると溶媒同士が接触しなくなるので、r>c/2でなければならない。そのため、以下のように表すことができる。
R1<R2=R3=・・・=RX=・・・
そのため、第1滴目の液滴10−1中に含まれる粒子12−1の密度を、2滴目以降の液滴10−2,10−3,…,10−X,…に含まれる粒子12−2,12−3,…,12−X,…の密度より小さくする必要がある。
C2=c,
C3=2×c,
・・・,
CX=(X−1)×c,
・・・
[数18]
P1=C2−{r_max2+ΔR}=c−{r_max2+ΔR},
P2=C3−{r_max3+ΔR}=2×c−{r_max3+ΔR},
・・・,
PX=CX+1−{r_maxX+1+ΔR}=X×c−{r_maxX+1+ΔR},
・・・
ここで、各液滴10−1,10−2,…,10−X,…より形成された粒子凝集体14−1,14−2,…,14−X,…の広がり半径R1,R2,…,RX,…は、以下のように表すことができる。
R1=P1=c−(r_max2+ΔR),
R2={P2−P1}/2={c+r_max2−r_max3}/2,
R3={P3−P2}/2={c+r_max3−r_max4}/2,
・・・,
RX={PX−PX−1}/2={c+r_maxX−r_maxX+1}/2,
・・・
ここで、r_max2=r_max3=・・・≡r’とし、第2滴目以降の液滴10−2,10−3,…,10−X,…の液滴量を同じにすると、以下のように表すことができる。
R1=c−(r’+ΔR),
R2=R3=…=c/2
ここで、r’≦c/2とすると溶媒同士が接触しなくなるため、r’>c/2でなければならない。そのため、R1<R2=R3=・・・=RX=・・・とする必要がある。したがって、第1滴目の液滴10−1の液滴体積を2滴目以降の液滴10−2,10−3,…,10−X,…の液滴体積より小さくする必要がある。
次に、前記の液体吐出方法を実現する画像形成装置の具体的な適用例としてのインクジェット記録装置について説明する。
ロール紙を使用する装置構成の場合、図9のように、裁断用のカッター(第1のカッター)128が設けられており、該カッター128によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター128は不要である。
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド112K,112C,112M,112Yの構造は共通しているので、これらを代表して符号50によってヘッドを示すものとする。
図14は、インクジェット記録装置110のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置110は、通信インターフェース170、システムコントローラ172、画像メモリ174、ROM175、モータドライバ176、ヒータドライバ178、プリント制御部180、画像バッファメモリ182、ヘッドドライバ184等を備えている。
Claims (12)
- 略同一径の複数の粒子を溶媒に分散させた液体を連続吐出する液滴吐出方法において、
前記粒子の直径をφ、液滴量をV、前記溶媒と被記録媒体との接触角をθとするときに、
φ>〔3×V×(1−cosθ)/{π×(2+cosθ)}〕 1/3 の条件を満たすことにより液滴の高さより前記粒子の直径を大きくすることで、次の液滴が着弾する前に、1つの液滴中の異なる粒子間に液架橋力を働かせることで粒子同士を凝集させ、
Xを1以上の整数として、
第X番目に吐出する液滴である第X液滴に含まれる前記粒子が液架橋力により凝集して形成された第X粒子凝集体が前記被記録媒体上に形成された後に、第(X+1)番目に吐出する液滴である第(X+1)滴目の液滴を前記被記録媒体上に打滴し、
前記第(X+1)滴目の液滴を打滴する位置方向における前記第X粒子凝集体の最外縁の位置PXから前記第(X+1)滴目の液滴の打滴中心の位置CX+1までの距離をL(PX,CX+1)、前記第(X+1)滴目の液滴を前記被記録媒体上に打滴する時の前記第X滴目の液滴の溶媒の広がり半径をrX、前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒が前記被記録媒体上で最も広がった時の最大広がり半径をr_maxx+1、前記第X滴目の液滴と前記第(X+1)滴目の液滴の打滴中心間の距離をL(CX,CX+1)とするときに、
L(PX,CX+1)≧r_maxx+1 を満たすことにより、前記第X滴目の液滴の粒子凝集体と前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒とが接触しないことで、前記第(X+1)滴目の液滴の着弾によって前記第X滴目の液滴の粒子凝集体が崩されることを防ぎ、かつ、L(CX,CX+1)≦(rX+r_maxx+1)の条件を満たすことにより、前記第X滴目の液滴の溶媒と前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒とが互いに接触することで、前記第X滴目の液滴の粒子凝集体と前記第(X+1)滴目の液滴の粒子凝集体とが合体すること、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 請求項1の液滴吐出方法において、
L(CX,CX+1)の値は、X=1のときの値のほうがX=2以上のときの値よりも大きいこと、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 請求項1または2の液滴吐出方法において、
X=2以上のときに、L(CX,CX+1)の値を前記第X粒子凝集体の直径と等しくすること、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 請求項1の液滴吐出方法において、
前記液滴に含まれる前記粒子の割合を示す粒子濃度に関し、
第1番目に吐出する液滴である第1液滴の前記粒子濃度を、第2番目以降に吐出する液滴の前記粒子濃度よりも小さくすること、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 請求項1の液滴吐出方法において、
第1番目に吐出する液滴である第1液滴の体積は、第2番目以降に吐出する液滴の体積よりも小さくすること、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 請求項4または5の液滴吐出方法において、
X=2以上のときに、L(CX,CX+1)の値を、前記第2液滴により前記被記録媒体上に形成する第2粒子凝集体の直径と等しくすること、
を特徴とする液滴吐出方法。 - 略同一径の複数の粒子を溶媒に分散させた液体を液滴として吐出するヘッドと、前記ヘッドから前記液滴を連続吐出させる制御手段と、を有する液滴吐出装置において、
前記粒子の直径をφ、液滴量をV、前記溶媒と被記録媒体との接触角をθとするときに、
φ>〔3×V×(1−cosθ)/{π×(2+cosθ)}〕 1/3 の条件を満たすことにより液滴の高さより前記粒子の直径を大きくすることで、次の液滴が着弾する前に、1つの液滴中の異なる粒子間に液架橋力を働かせることで粒子同士を凝集させ、
前記制御手段は、
Xを1以上の整数として、
第X番目に吐出する液滴である第X液滴に含まれる前記粒子が液架橋力により凝集して形成された第X粒子凝集体が前記被記録媒体上に形成された後に、第(X+1)番目に吐出する液滴である第(X+1)滴目の液滴を前記被記録媒体上に打滴し、
前記第(X+1)滴目の液滴を打滴する位置方向における前記第X粒子凝集体の最外縁の位置PXから前記第(X+1)滴目の液滴の打滴中心の位置CX+1までの距離をL(PX,CX+1)、前記第(X+1)滴目の液滴を前記被記録媒体上に打滴する時の前記第X滴目の液滴の溶媒の広がり半径をrX、前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒が前記被記録媒体上で最も広がった時の最大広がり半径をr_maxx+1、前記第X滴目の液滴と前記第(X+1)滴目の液滴の打滴中心間の距離をL(CX,CX+1)とするときに、
L(PX,CX+1)≧r_maxx+1 を満たすことにより、前記第X滴目の液滴の粒子凝集体と前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒とが接触しないことで、前記第(X+1)滴目の液滴の着弾によって前記第X滴目の液滴の粒子凝集体が崩されることを防ぎ、かつ、L(CX,CX+1)≦(rX+r_maxx+1)の条件を満たすことにより、前記第X滴目の液滴の溶媒と前記第(X+1)滴目の液滴の溶媒とが互いに接触することで、前記第X滴目の液滴の粒子凝集体と前記第(X+1)滴目の液滴の粒子凝集体とが合体するように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7の液滴吐出装置において、
前記制御手段は、L(CX,CX+1)の値についてX=1のときの値のほうがX=2以上のときの値よりも大きくなるように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7または8の液滴吐出装置において、
前記制御手段は、X=2以上のときに、L(CX,CX+1)の値を前記第X粒子凝集体の直径と等しくなるように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7の液滴吐出装置において、
前記制御手段は、前記液滴に含まれる前記粒子の割合を示す粒子濃度に関し、
第1番目に吐出する液滴である第1液滴の前記粒子濃度を、第2番目以降に吐出する液滴の前記粒子濃度よりも小さくするように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7の液滴吐出装置において、
前記制御手段は、第1番目に吐出する液滴である第1液滴の体積は、第2番目以降に吐出する液滴の体積よりも小さくなるように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項10または11の液滴吐出装置において、
前記制御手段は、X=2以上のときに、L(CX,CX+1)の値を、前記第2液滴により前記被記録媒体上に形成する第2粒子凝集体の直径と等しくなるように制御すること、
を特徴とする液滴吐出装置。
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