专利名称：打印设备和打印方法
技术领域：
本发明涉及一种打印设备和打印方法，并且更具体地涉及使用通过例如将细小墨滴排放到打印介质上的喷墨打印头的打印设备和打印方法。
背景技术：
喷墨打印设备通过将用作着色材料的小墨滴定影到打印介质的表面上来形成图像。近年来，不仅利用包括青色(C)、品红(M)、黄色(Y)有色墨和黑色(Bk)墨的四种常规的有色墨来在打印介质上进行打印，而且也用类似颜色(例如浅品红和浅青色)以及橙色、蓝色、绿色和肌肤颜色的墨来进行打印。
用于喷墨打印设备中的一个墨滴的体积降低至1.0pl(兆分之一升)以满足当前对更高图像质量的要求。
体积为1.0pl的墨滴被视为喷雾，并且难以一个个地控制这么小体积的墨滴。
从高打印质量的角度看，希望将例如1.0pl或更小的墨滴以微米量级的精度附着到打印介质上的期望位置。然而，在周边气流的影响下难以获得期望的精度。在排放墨滴之后，在原来的一个墨滴破裂为多个墨滴时产生的称作“伴滴”的细小墨滴会立即附着至不希望的位置或者漂浮在空间中。
因此，难以将所有墨滴准确地附着至期望的打印位置。
如果上述伴滴或从打印介质的表面反弹回来的墨滴漂浮在空气中从而积累细小墨滴，细小墨滴就沾污打印设备的内部以致于打印设备的可动部分的可动性能降低。另外，细小墨滴导致各种传感器发生故障，或者聚集的漂浮雾附着至打印介质的上表面或者下一打印介质的背面，从而将其沾污。
为了解决这个问题，常规地已经建议了在喷墨打印设备中使墨滴带电并对其进行控制的方法。
例如，在日本专利申请公开No.5-008392中，控制电场以应用于打印头和打印介质之间并且在墨滴排出期间停止。这种控制防止了墨滴由于电场而带正电或负电以及充电到任一极性的墨滴在附着至打印介质时的失败。
日本专利申请公开No.5-104724建议了一种在打印头中将电荷喷射到墨中以及朝着打印介质吸引墨的方法。
日本专利申请公开No.5-124187建议了一种控制电场并区别地控制主滴和后续伴滴的方法。
日本专利申请公开No.2002-211005建议了一种使多种墨中的每种带正电或带负电并用电极捕获雾的方法。
日本专利申请公开No.2003-014773建议了一种通过离子化装置来给墨充电以及收集墨滴的方法。
这些现有技术中公开的技术存在着以下问题。
为了实施高速打印，根据日本专利申请公开No.5-008392的电场控制必须以非常高的频率进行。实际上难以进行这种控制，或者高速打印受到限制。电磁波由于电场的高频控制而产生并且作为噪声源，降低了打印设备的可靠性和安全性。
在根据日本专利申请公开No.5-104724的方法中，出现极化现象，因为当细小墨滴从打印头排出时，其在排出方向上伸长并且破裂为多个墨滴。在极化时，细小墨滴被充正电或充负电。细小墨滴可能会被吸引至打印介质或者被打印介质排斥。难以控制细小的墨滴。
在根据日本专利申请公开No.5-124187的方法中，出现如上所述的极化现象，并且伴滴的间隔一个个地稍微变化。因此难以准确地控制伴滴。
在根据日本专利申请公开No.2002-211005的方法中，打印设备的结构变复杂，因为必须布置用于每种墨的充电机构。
根据日本专利申请公开No.2003-014773的方法没有迫使墨滴朝着打印介质运动，在实现高质量打印的过程中会引起问题。
发明内容
因此，构思了本发明作为对常规技术的上述缺点的回应。
例如，一种打印方法和使用根据本发明的打印方法的打印设备能主动地给细小墨滴充电、借助于静电力控制墨滴的行进方向、将墨滴附着到打印介质上的希望位置，从而实现高质量打印，并收集不希望的墨滴。
根据本发明的一个方面，优选地，提出了一种打印设备，其通过将墨滴从打印头排出到打印介质上来进行打印，其包括离子发射装置，用于将离子发射到位于打印头的墨排出部分和打印介质之间的至少一个空间中；充电装置，用于将打印介质充电成与离子发射装置所发射的离子的极性相反的极性；和打印装置，用于通过经由离子发射装置将离子发射至其中的空间将墨从打印头排出到由充电装置充电的打印介质上而进行打印。
打印设备期望地还包括电荷去除装置，用于从已经由打印装置进行打印的打印介质上去除电荷。
打印设备期望地还包括收集装置，用于收集为了打印装置进行打印而从打印头排出且没有用于打印而漂浮的墨雾。
收集装置期望地包括电极，其极性与充电装置的极性相同；和存储单元，其存储由电极收集的墨雾的墨并包含吸收体。
在以上构造中，离子发射装置能采取多种形式。
例如，离子发射装置能布置在打印介质的打印区域的一端附近，并且离子发射装置能包括产生离子的离子产生单元；和使离子产生单元所产生的离子扩散的风扇。
在此情况下，收集装置期望地经由打印区域布置在与布置离子发射装置的位置相对的位置处。
作为另一形式，打印设备还能包括用于往复地扫描打印头的扫描装置，并且离子发射装置可以布置在其中离子发射装置与打印头一起被扫描装置扫描的位置处。
作为又一形式，在打印设备还包括用于往复地扫描打印头的扫描装置的情况下，离子发射装置能包括相对于扫描装置的扫描方向处于打印头两端处的第一离子发射单元和第二离子发射单元。第一离子发射单元和第二离子发射单元能分别具有处于扫描装置的扫描方向上的进气口。
在此情况下，期望地，根据扫描装置的扫描方向进行控制，从而从第一和第二离子发射单元中位于扫描装置的扫描方向上游侧的离子发射单元发射较大量的离子，或者仅从上游侧的离子发射单元发射离子。
在打印头具有多个喷嘴阵列并且每个喷嘴阵列由多个墨排出喷嘴构成的情况下，离子发射装置还能进一步插入在多个喷嘴阵列之间。
注意到，从离子发射装置发射的电荷期望是负的，并且充电装置期望地对打印介质充正电。
然而，从离子发射装置发射的离子的极性以及充电装置的充电极性可以以例如预定的间隔反向。
根据本发明的另一方面，优选地提出了一种打印方法，其通过将墨滴从打印头排出到打印介质上来进行打印，其包括离子发射步骤，将离子发射到位于打印头的墨排出部分和打印介质之间的至少一个空间；充电步骤，用于将打印介质充电成与在离子发射步骤发射的离子的极性相反的极性；和打印步骤，通过经由离子发射步骤将离子发射至其中的空间将墨从打印头排出到在充电步骤所充电的打印介质上而进行打印。
根据如上所述的本发明，从打印头排出的墨滴被充电，并且打印介质被充电为与墨滴相反的极性。借助于静电力，附着至打印介质上的墨滴的量相对增大。而且，附着至打印介质上期望位置处的墨的量变得高于按照常规技术的量。
因为打印质量改善，本发明是特别有利的。
由于漂浮在打印设备中的细小雾的量降低，本发明能防止(1)打印设备的内部被附着的墨雾所沾污；(2)可动性能由于附着至打印设备的可动部分(例如滑架的可动部分)的墨雾而降低；(3)传感器由于附着至传感器的墨雾而发生故障；(4)设备外面被从打印设备漏出的聚集墨所沾污；以及(5)用于打印的下一打印介质被附着的墨雾所沾污。
从下面结合附图的描述中，本发明的其它特点和优点将会很清楚，在附图中同样的附图标记在全部附图中标识相同或类似的部件。
结合到说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与文字描述一起用来解释本发明的原理。
图1是示出作为本发明典型实施例的喷墨打印设备的构造的透视图；图2是示出离子发射单元的结构和离子发射的视图；图3是示出用于离子产生单元中的离子产生机构的一个例子的电路图；图4是示出图1所示打印设备的控制构造的框图；图5是示出具有墨容器和打印头的打印头盒的结构的外部透视图；图6是用于解释根据本发明第一实施例的细小墨滴的行为的视图；图7是示出根据本发明第一实施例的打印方法的流程图；图8是示出根据本发明第二实施例的离子发射单元的构造的视图；图9是示出解释根据本发明第三实施例的离子发射单元的构造的视图；图10是示出根据本发明第四实施例的喷墨打印设备的构造的透视图；和图11示出根据本发明第四实施例由墨雾收集单元进行的墨收集的示意图。
具体实施例方式
现在将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。
在本说明书中，术语“打印”不仅包括比如字符和图画之类显著信息的形成，而且宽泛地包括图像、图形、图案等在打印介质上的形成，或者介质的处理，而不管它们是否显著或不显著以及它们是否可视以便能被人们在视觉上察觉到。
而且，术语“打印介质”不仅包括用于常规打印设备中的纸张，而且宽泛地包括能接受墨的材料，比如织物、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、木材和皮革等。
而且，术语“墨”(将在下文中称作“液体”)应当与上述“打印”的限定类似地进行宽泛地解释。也就是说，“墨”包括在应用到打印介质上时能形成图像、图形、图案等，能处理打印介质以及能处理墨(例如能对应用至打印介质的墨中所包含的着色剂凝固或使之不溶解)的液体。
而且，除非另有说明，术语“喷嘴”通常指的是一组排出孔口、连接至孔口的液体通路以及产生用于墨排出的能量的元件。
<喷墨打印设备的描述>
<图1至3>
图1是示出作为本发明一个典型实施例的喷墨打印设备的示意性构造的外部透视图。
如图1所示，喷墨打印设备(将在下文中称为打印设备)具有按照喷墨方法通过排出墨而进行打印的打印头3。由滑架马达M1产生的驱动力从传动机构4传输到滑架2，并且滑架2在由箭头A所示的方向上往复运动(在图1中，Q1表示向左的方向，Q2表示向右的方向)。在打印时，打印介质P(比如打印纸张)由纸张供给机构5供给，并传送到打印位置。在打印位置，打印头3从图1中的向下孔口向打印介质P排放墨以进行打印。
为了维持打印头3的良好状态，滑架2被移动到复原器件10的位置，并且用于打印头3的排出复原处理间歇地进行。
打印设备1的滑架2不仅具有打印头3，而且还具有存储将要供应到打印头3的墨的墨盒6。墨盒6可与滑架2分离。
图1所示的打印设备1能进行彩色印刷。为此，滑架2保持四个墨盒，它们分别存储品红(M)、青色(C)、黄色(Y)和黑色(Bk)墨。这四个墨盒可以独立的方式分离。
滑架2和打印头3能通过适当地使它们的接触表面彼此相接触来实现和维持预定的电连接。通过根据打印信号施加能量，打印头3选择性地从多个孔口排出墨并进行打印。尤其，根据本实施例的打印头3采用通过利用热能来排出墨的喷墨方法。为此，打印头3包括用于产生热能的电热换能器，并且施加于电热换能器的电能被转换为热能。利用借助于将热能施加于墨而产生的墨沸腾所形成的气泡的生长和收缩时压力的变化，墨从孔口排出。电热换能器与每个孔口对应地布置，并且根据打印信号通过将脉冲电压施加于相应的电热换能器，墨从相应的孔口排出。
如图1所示，滑架2连接至传动机构4的驱动带7的一部分，所述传动机构4传输滑架马达M1的驱动力。滑架2沿着导向轴13在箭头A所示的方向上可滑动地被导向和支撑。借助于滑架马达M1的正向旋转和反向旋转，滑架2沿着导向轴13往复运动。用于指示滑架2绝对位置的标尺8沿着滑架2的移动方向(箭头A所示的方向)布置。在这个实施例中，标尺8通过在透明PET膜上以必要的间距打印黑色条(切口)而制备。标尺8的一端固定至底盘9，并且其另一端由板簧(未示出)支撑。滑架2包括用于读取标尺8的切口的解码器(未示出)。
打印设备具有与打印头3的孔口表面相面对的台板(未示出)，其具有孔口(未示出)。保持打印头3的滑架2借助于滑架马达M1的驱动力往复运动。同时，将打印信号提供到打印头3以排出墨并在传送到台板上的打印介质P的整个宽度上进行打印。
在图1中，附图标记14标识由传送马达M2驱动以便传送打印介质P的传送辊；15标识借助于弹簧(未示出)使打印介质P与传送辊14相接触的压紧辊；16标识可旋转地支撑压紧辊15的压紧辊保持器；以及17标识固定至传送辊14一端的传送辊齿轮。传送辊14借助于传送马达M2的旋转驱动，传送马达M2的旋转经由中间齿轮(未示出)传输到传送辊齿轮17。
附图标记20标识排出辊，其将承载有由打印头3形成的图像的打印介质P排出到打印设备之外。排出辊20通过传输传送马达M2的旋转所驱动。排出辊20借助于由弹簧(未示出)对其施压的支撑辊(未示出)与打印介质P相接触。附图标记22标识可旋转地支撑所述支撑辊的支撑辊保持器。
如图1所示，在打印设备中，将打印头3从排出故障状态复原的复原器件10布置在用于保持打印头3的滑架2的打印操作的往复运动范围(打印区域)之外的期望位置(例如，相应于原始位置的位置)。
复原器件10包括将打印头3的孔口表面封盖的封盖机构11，以及对打印头3的孔口表面进行清理的擦拭机构12。复原器件10使用复原器件内的抽吸装置(抽吸泵等)迫使墨与封盖机构11封盖孔口表面同步地从孔口排出。因此，复原器件10实现了将打印头3的墨通道中高粘度的墨或气泡去除的排出复原处理。
在非打印操作等中，打印头3的孔口表面由封盖机构11所封盖以保护打印头3以及防止墨的蒸发和干燥。擦拭机构12布置在封盖机构11附近，并且擦拭附着至打印头3的孔口表面的墨滴。
封盖机构11和擦拭机构12能维持打印头3的正常排墨状态。
在图1中，附图标记201标识离子发射单元，其发射正或负极性的离子，并且在本实施例中产生很多负离子。离子发射单元201由微型风扇和产生很多负离子的离子产生单元构成。准确地说，离子产生单元产生正离子和负离子，但是可以被视为发射一种极性的离子，因为从发射单元发射的所述一种极性的离子的比率高于另一种极性的离子。在此情况下，离子发射单元可以被视为负离子发射单元，只要70％或更多的离子产生量是负离子。离子产生量能由离子计数器等来测量。
在这个实施例中，由离子产生单元所发射的负离子与气流一起朝着打印头3移动。
当相同极性的离子以高密度局部地漂浮时，它们扩散。利用这一特性，负离子在打印设备中的分布变得均匀。然而，在这个实施例中，风扇用于增大墨排出区域或打印区域上的离子扩散速率。
图2是示出离子发射单元201和离子发射的视图。
如图2所示，离子发射单元201由微型风扇204和产生很多负离子的离子产生单元203所构成。离子产生单元203产生的负离子由图2中风扇204所产生的微弱且稳定的向左气流所扩散。最后，负离子主要分布在打印头3和设置于台板37上的打印介质P之间的空间内。这样，来自布置在风扇204上游侧上的离子产生单元203的离子就能由布置在打印设备中的风扇204有效地扩散到位于打印头3的墨排出部分下方的打印区域，从而离子充满打印区域。
图3是示出用在离子产生单元中的离子产生机构的一个例子的电路图。
存在各种负离子产生装置。在本实施例中，如图3所示，负离子通过高速地切换高的负电压而产生。开关元件203c经由一个1MΩ电阻203b插入在从-1000V高压的直流电源203a延伸的电流路径中。开关由1MHz的矩形波反复地接通/切断，并且在开关元件203c的一端处从电极203d产生进入空气的负离子。
注意到，为了描述方便图1示出了打印设备的内部。在实际使用中，打印设备由外盖所覆盖以形成与打印设备的外部空气隔离的基本上封闭的空间。因此，从离子发射单元201发射的负离子充满打印设备的整个内部。
返回参照图1，附图标记210标识连接至电压产生单元的充电刷。充电刷210是完全布置在打印介质P的宽度方向上并与打印介质P相接触的刷状电极。该刷状电极连接至其极性与由离子发射单元所发射的离子相反的正电极。更具体地，充电刷210的电极经由10MΩ电阻连接至+700V的直流电源。从电极流出的电流非常小，并且电极的电势是+700V。
打印介质P在箭头B所示的方向上传送。在本实施例中，在打印介质P达到打印头3的打印区域之前，打印介质P的表面被充电刷210的电极充电至+700V。此后，打印介质P达到打印区域。当打印操作开始时，所有从打印头3排出的墨滴由于周围的负离子都带负电。带电的墨滴受到打印介质表面上“+700V”电压的电势所吸引，并朝着打印介质P的表面行进。
注意到，打印头3的电势为“0”，并且墨孔口附近的电势也为“0”。
附图标记209标识将由充电刷210的电极所充电的打印介质P的电荷去除的电荷去除机构。电荷去除机构209布置在打印介质P的传送方向上的下游侧，即处于已经由打印头3进行打印的打印介质由排出辊20排出到设备外面的位置处。已经进行打印的打印介质的电荷在排出时被去除。
由于所使用的打印介质是非导电性的，通过将电压施加于打印介质的表面而将电荷移除。如果打印介质是导电性的，该构造变化为将电压施加于整个打印介质。电压可以从打印介质的下表面施加。
<喷墨打印设备的控制构造(图4)>
图4是示出如图1所示打印设备的控制构造的框图。
如图4所示，控制器600包括MPU 601、ROM 602、ASIC(特定用途集成电路)603、RAM 604、系统总线605以及A/D转换器606。ROM 602存储相当于控制序列的程序(后面将描述)、预定表和其它固定数据。ASIC 603产生用于控制滑架马达M1、传送马达M2和打印头3的控制信号。RAM 604用作图像数据光栅化区域、用于执行程序的工作区域等。系统总线605将MPU 601、ASIC 603和RAM 604彼此连接，并允许交换数据。A/D转换器606从传感器组(后面将描述)接收模拟信号，A/D转换该模拟信号，并将数字信号供应到MPU601。
在图4中，附图标记610标识计算机(或图像读取器、数码相机等)，其用作图像数据来源并通常称作主机设备。主机设备610和打印设备1经由接口(I/F)611传输/接收图像数据、指令、状态信号等。
附图标记620标识由电源开关621、打印开关622、复原开关623等构成的开关组。打印开关622用于指定打印的开始。复原开关623用于指定维持打印头3的良好的墨排出性能的处理(复原处理)的致动。这些开关由用于接收操作者指令输入的按钮构成。
附图标记630标识传感器组，其检测设备的状态并且包括比如用于检测原始位置的光电耦合器之类的位置传感器631以及布置在打印设备的适当部分以检测环境温度的温度传感器632。
附图标记640标识滑架马达驱动器，其驱动滑架马达M1以使滑架2在箭头A所示的方向上往复运动；以及642标识传送马达驱动器，其驱动传送马达M2用以传送打印介质P。
在打印头3的打印和扫描中，ASIC 603将用于打印元件(加热器)的驱动数据(DATA)传送到打印头同时直接访问RAM 604的存储区域。
来自安装至滑架2的编码器(未示出)的编码信号经由位置检测机构(未示出)传送到控制器600的MPU 601。
如上所述，墨盒6和打印头3可构造为彼此分离。可选地，墨盒6和打印头3可集成到可更换的头盒IJC中。
图5是示出集成了墨容器和打印头的头盒IJC的结构的外部透视图。在图5中，虚线K是墨容器IT和打印头IJH之间的界限。头盒IJC具有电极(未示出)，其用于在头盒IJC安装在滑架2上时接收来自滑架2的电信号。该电信号驱动打印头IJH以便如上所述那样排出墨。
在图5中，附图标记500标识墨孔口阵列。墨容器IT装配有纤维状或多孔的吸墨体以保持墨。
现在将描述由具有上述构造的打印设备所执行的打印方法的几个实施例。
<发射负离子至打印区域并给打印表面充正电的例子>
图6是用于解释根据本发明第一实施例的细小墨滴的行为的视图。
在图6中，打印头3在由箭头Q1和Q2所示的左右方向上在打印介质P之上移动。
在此情况下，图6中的a代表其中从打印头3排出并由黑点表示的C、M、Y和Bk墨滴朝着打印介质P行进并落在打印介质上从而形成字符或图像的状态；并且图6中的b代表其中负离子发射到打印头3的墨排出部分或打印区域以使墨滴带负电的状态。
从打印头3排出的墨滴最初具有图6中的向下动量。通过与发射的负离子相聚结而带负电的墨滴被吸引至充正电的打印介质的表面、加速和行进。
下面将比较和检查常规的问题和第一实施例。
通常，从打印头排出的墨滴一般直线地行进并附着至打印介质。然而，如果打印头(即，保持打印头的滑架)高速移动，墨滴可能会由于打印头的运动所产生的气流或者从打印头接连地排出的墨滴本身所产生的气流而附着至非计划的位置。
在一些情况下，细小的墨滴漂浮在打印设备中并附着至打印设备的内部。这种细小的墨滴附着至受到打印的下一打印介质，以致于将其表面沾污，或者附着至例如打印设备的光学传感器的光接收表面和光发射表面，以致于引起故障。
通常已知当打印介质的表面被充电时，墨滴在墨排出时被极化并且变得头和尾两端之间在极性上相反。如果在此状态下进行打印，排出墨滴的头端部分附着至打印介质上的期望位置。然而，墨滴的尾端部分被打印介质排斥，并返回到打印头而没有附着至打印介质。
另一方面，根据第一实施例，负离子充满打印介质和打印头之间打印区域附近的空间，如图6的b所示。因此，带正电的墨滴快速地与负离子相聚结并变为电中性。墨滴与很多负离子相聚结并被充负电。于是，所有的墨滴带负电，并且被加速和朝着充正电的打印介质的表面行进。
通常，墨滴的尺寸变得越小，对于相同的充电量，细小墨滴的加速力变得越大。一旦墨滴从打印头排出，它们在排出之后就在打印头和打印介质之间的空间中被充负电，借助于静电力朝着打印介质加速，并附着在充正电的打印介质上。
这是一种用于在喷墨打印设备中控制细小墨滴的划时代的方法。其原因如下。常规的按需打印头使墨滴借助于从打印头排出时的动能而飞出并附着至打印介质。然而，由于墨滴变得更细小且具有更小的体积(即较小的质量)，它们就被空气中的阻力所减速并且最终漂浮，因为它们的动能很小。例如，当墨滴的体积为大约2pl时，墨滴能借助于排出时的动能而飞到打印介质上。然而，当体积降低到1pl或更小以获得更细小的墨滴时，不能获得足以飞到打印介质的动能。
墨滴的行为根据由于从打印头的同一墨孔口连续排出或者从与所述孔口相邻的孔口排出的墨而产生的气流发生变化。墨滴可能会附着至打印介质上非计划的位置或漂浮。为了避免这种现象，产生用于将墨滴朝着打印介质引导的力就非常重要。
在第一实施例中，打印介质P在被传送到打印区域时被充电刷210充正电。由于打印介质P是平的，只要打印介质P的表面被均匀地充电，墨滴就以离开打印介质P最小的距离行进。换言之，墨滴在垂直于打印介质P的方向上直线地行进。如上所述，细小的墨滴具有小的排出能量，并且不会直线地行进而是经常在气流的影响下从打印介质向上、向下、向右或向左偏移地飞出。然而，墨滴的运动由作用在带负电的墨滴和带正电的打印介质之间的静电力所校正，并且墨滴附着至期望的位置。
如上所述，本发明建议了一种与常规完全不同的划时代的细小墨滴控制方法。
上述方法能总结为如图7所示的流程图。
图7是示出根据第一实施例的打印方法的概述的流程图。
在步骤S10，驱动离子发射单元201发射负离子。在步骤S20，负离子借助于由风扇204所产生的气流而扩散，并充满打印设备的内部。在步骤S30，打印介质P被传送和供应入打印设备。此时，在步骤S40，在打印介质P快达到打印头3和台板37之间的空间之前，打印介质P的表面被充电刷210的电极充正电。
在步骤S50，墨滴从打印头3排出。此时，墨滴被充满设备内部的负离子，尤其是充满在打印头3和打印介质P之间空间的负离子充负电，如图6的b所示。
在空气中飞行或漂浮的墨滴受到一个力的作用从而依照下面的机制在电场中运动。
(1)存在着其中墨滴的雾漂浮在空气中的空间(在此情况下，限定于打印头和打印介质之间的空间)。
(2)负电荷成分从电荷发射单元(离子发射单元201)发射入所述空间。
(3)负电荷聚结至空气中的氧分子、水滴等，变化为负离子分子，并漂浮。
(4)发射的负离子分子与飞行或漂浮的墨滴相聚结。
(5)通过聚结，墨滴的正电荷成分被弱化，并且它们的负成分被加强。
(6)带负电的墨滴被吸引至具有正电势的打印介质的表面。
通过这种机制，从打印头排出的墨滴附着至打印介质以在步骤S60中进行打印。
在步骤S70，打印介质被传送从而移动已打印部分。在步骤S80，打印介质的正电荷由电荷去除机构209去除。
如上所述，第一实施例能增大附着至打印介质期望位置处的细小墨滴的量，并且能改善打印质量。
由于漂浮在打印设备中的细小墨雾的量降低，打印设备的内部就较少地由于墨雾的附着而沾污。例如，能防止雾附着至滑架的可动部分和降低可动性能。例如，能防止雾附着至传感器单元和导致传感器故障。而且，例如，能防止雾从打印设备中飘出，沾污设备的外部，和沾污进行打印的下一打印介质。
在第一实施例中，负离子填充打印介质和打印头之间的空间以使墨滴带负电和使打印介质充正电。这是基于显示墨滴倾向于带负电的实验结果。实际上，也可以使墨滴带正电和给打印介质充负电。就效率而言，采用如第一实施例所述的极性设置。
也可以在打印设备通电时一直产生负离子并将电压施加于充电刷210。为了打印设备的安全和节能，优选地仅在打印期间产生负离子和施加电压。
<离子发射单元布置在打印头中的构造>
在第一实施例中，离子发射单元201布置在打印设备中的固定位置。然而，本发明并不限于此。离子发射单元可以是可动的，或者与打印头一起运动。第二实施例将描述与打印头一起移动的离子发射单元的例子。
图8是示出其中离子发射单元布置在安装在滑架上的打印头的移动方向上的两端处的例子的视图。
在打印头3往复运动时，如图8所示与打印头3一起移动的离子发射单元211和212发射负离子。发射的负离子在打印头的墨排出部分周围、在打印头和打印介质之间的空间中以及在打印头扫描的打印区域中扩散。负离子充满这些区域。墨滴排入充满负离子的空间，并且被有效地充负电。相反，打印介质被充正电，如同第一实施例所述那样。带负电的墨滴被静电力吸引至充正电的打印介质的表面，被加速，并吸引在打印介质的上表面上。
在第二实施例中，如图8所示，开口211a和211b分别相应于离子发射单元211和212地形成。随着滑架2的运动，气流被带入开口211a和211b，并且离子借助于滑架2的运动发射到打印头下方的空间。
利用这种相对简单的构造，离子能在打印头的移动方向上从上游侧发射。为了实现将离子发射到打印头的打印区域的目的，在打印头的移动方向上从上游侧发射是最有效的。因而，有用的是仅从上游侧发射离子或者从上游侧发射的离子量大于从下游侧发射的离子量。
这一点将参照图8更详细地解释。
当打印头3在箭头Q1所示的方向上移动时，来自用作移动方向上游侧的离子发射单元211的离子发射量设置为大于来自用作下游侧的离子发射单元212的离子发射量。相反，当打印头3在箭头Q2所示的方向上移动时，来自用作移动方向上游侧的离子发射单元212的离子发射量设置为大于来自用作下游侧的离子发射单元211的离子发射量。
这样，在打印头移动方向的上游侧和下游侧都具有离子产生单元的构造中，来自上游侧的离子产生量设置为较大。
在第二实施例中，相应于执行双向打印的打印设备的操作的有效的离子产生能通过采用在相应于打印头3左和右的上游侧和下游侧上具有两个离子产生单元的构造来实施，如图8所示。
注意到，来自下游侧的离子发射也很显著，因为其能在打印头3经过之后将电荷施加于剩下的细小墨雾并且能防止雾的漂浮。
离子发射方法并不限于以上所述，并且可加入风扇等以迫使所发射的离子扩散。在具有借助于风扇等迫使所发射的离子扩散的机构的构造中，离子能发射到整个打印区域而不管打印头的运动如何。
<离子发射单元布置在打印头中的构造>
第三实施例将解释其中离子发射单元插入在具有多个喷嘴阵列的打印头中的所述多个喷嘴阵列之间的构造。
图9是示出其中离子发射单元插入在打印头的多个喷嘴阵列之间的构造的例子的视图。
在图9所示的例子中，形成有四个喷嘴阵列，并且离子发射单元布置在五个位置处。喷嘴阵列指的是一喷嘴组，其中对于品红(M)、青色(C)、黄色(Y)和黑色(Bk)墨中的每一种形成例如256个墨排出喷嘴并且这些喷嘴在垂直于图9纸面的方向上等距地对准。离子发射单元213插入在四个喷嘴阵列(包括两端)之间的位置a、b、c、d和e处。
这种构造具有以下优点相应于每个喷嘴阵列产生离子并将离子均匀地附着至从每个喷嘴阵列排出的墨。
例如，离子发射单元可仅布置在打印头的移动方向中上游侧上的一个位置处，如第二实施例所述。对于这种布置，当打印头3在箭头Q1所示的方向上移动时，在排出C墨的喷嘴阵列的下游侧上离子浓度将降低。然而，根据第三实施例，离子从喷嘴阵列之间的间隔发射，补偿了离子浓度的降低。
<收集墨雾的例子>
在第一至第三实施例中，负离子充满打印头的墨排出部分周围的空间以及打印头和打印介质之间的空间，而打印介质的表面被充正电。第四实施例将解释加入用于收集由从打印头排出的墨产生的墨雾的构造的例子。
图10是示出根据第四实施例的打印设备的示意性构造的外部透视图。从图10和1的对比很明显，它们的构造几乎相同。相同的附图标记标识相同的部件，并且将省略对其进行的描述。
根据第四实施例的打印设备的特性特征在于，墨雾收集单元202布置在滑架的移动方向上与离子发射单元201相对的一侧上。
图11是示出墨雾收集单元的构造以及墨雾收集单元、离子发射单元、打印头和打印介质之间关系的视图。
从图11中很明显，墨雾收集单元202收集由与打印介质的表面具有相同极性的电极205所充负电的墨雾。
图11还示出了从离子产生到墨雾收集的离子流以及墨滴流。
在墨雾收集单元202中，竖直地布置的电极205相对于打印设备的接地电势具有+700V的电势。类似于充电刷210的电极，流过电极205的电流很小。
由离子产生单元203产生的负离子与由风扇204产生的空气一起朝着打印头3供应。
从打印头3排出的体积约为5pl的大多数墨滴附着至打印介质P并形成图像。相反，在墨滴尾端周围产生的小伴滴以及从打印介质反弹的细小墨滴(墨雾)漂浮在打印设备中。如果这种伴滴和细小墨滴保留持久，那么它们将保持漂浮在打印设备中，从而导致打印质量下降以及设备的故障，如上所述。
在第四实施例中，细小墨滴被充负电，原因是负离子充满打印设备的内部，尤其是被打印头扫描的打印区域的整个空间。大多数带负电的细小墨滴被吸引和附着至带正电的打印介质的表面。其它细小墨滴朝着墨雾收集单元202行进。
如图11所示，墨雾收集单元202由电极205和具有海绵吸墨体的收集部分206所构成。如上所述，相对于打印设备的接地电势为+700V的电压施加至电极205。因而，带负电的细小墨就聚集到电极205、下落到收集部分206，并被收集。
如上所述，根据第四实施例，漂浮在打印设备中的细小墨滴由收集单元收集。这能防止打印设备的内部被附着的墨雾所沾污，防止可动性能由于附着至打印设备每个部分(例如滑架的可动部分)的墨雾而降低，以及防止附着至传感器的墨雾所引起的传感器故障。而且，这还能防止设备外面被从打印设备漏出的聚集墨所沾污，以及防止用于打印的下一打印介质的沾污。
根据第一至第三实施例的方法对于改善打印质量非常有效，其中打印介质的表面被充正电，墨滴被充负电，并且排出的墨滴由静电力更可靠地附着至打印介质。即使如此，漂浮在设备中的细小墨滴仍然保持漂浮在设备中很长时间，并沾污设备的内部和外部。然而，第四实施例能防止墨雾的沾污，原因是这种漂浮的雾被收集起来。
在第四实施例的构造中，如从图11中很明显的，离子产生单元203布置在所产生的气流的上游侧，并且墨雾收集单元202经由打印头的打印区域布置在下游侧。这种构造能有效地将离子填充在打印头进行打印的区域中，并有效地收集墨雾。
在第一至第四实施例中，离子产生单元的极性(-)和打印介质被充电的极性(+)是固定的。然而，本发明并不限于这种极性设置。例如，通过改变这些极性，从打印设备漏出到打印设备外面的离子量能最小化。
就打印设备的功能而言，根据本发明的实施例产生并漏到打印设备外面的离子量不大，但优选地应该最小化。
可能希望采用使离子产生单元的极性与所产生离子的极性相反的用于对打印介质表面充电的充电刷的极性、以及墨雾收集单元的电压产生单元的极性一起反向的构造。
极性的切换(反向)对于每个打印任务来说是可选的，并且如果希望对于要打印的每一页是可选的。
利用这种设置，其余正离子和负离子变得几乎相等，并且因此能获得电中性的环境。
在喷墨打印方法中，以上实施例采用这样一种方法，其使用一种用于产生热能以作为用于排出墨的能量并借助于热能改变墨状态的装置(例如电热换能器)。本发明也能应用于通过利用压电元件来代替电热换能器产生能量以排出墨的方法。
由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下下能对本发明做出很多明显、广泛的不同实施例，应理解，除了所附权利要求的限定之外，本发明不限于具体实施例。
本申请要求2004年12月22日提交的日本专利申请No.2004-371891的优先权，并且其全部内容通过参考结合于此。
权利要求
1.一种通过将墨滴从打印头排出到打印介质上来进行打印的打印设备，其包括离子发射装置，用于将离子发射到位于打印头的墨排出部分和打印介质之间的至少一个空间中；充电装置，用于将打印介质充电成与所述离子发射装置所发射的离子的极性相反的极性；和打印装置，用于通过经由所述离子发射装置将离子发射至其中的空间将墨从打印头排出到由所述充电装置充电的打印介质上而进行打印。
2.根据权利要求1的设备，还包括电荷去除装置，用于从已经由所述打印装置进行打印的打印介质上去除电荷。
3.根据权利要求1或2的设备，还包括收集装置，用于收集从打印头排出以用于所述打印装置进行打印并且在没有用于打印时漂浮的墨雾。
4.根据权利要求3的设备，其中所述收集装置包括电极，其极性与所述充电装置的极性相同；和存储单元，其存储来自所述电极所收集的墨雾的墨并包含吸收体。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求的设备，其特征在于，所述离子发射装置布置在打印介质的打印区域的一端附近。
6.根据权利要求5的设备，其特征在于，所述离子发射装置包括产生离子的离子产生单元；和使所述离子产生单元产生的离子扩散的风扇。
7.根据权利要求5的设备，其特征在于，所述收集装置布置在经由打印区域与布置所述离子发射装置的位置相对的位置处。
8.根据权利要求1至4中任一权利要求的设备，还包括用于往复地扫描打印头的扫描装置，其中所述离子发射装置布置在所述离子发射装置与打印头一起被所述扫描装置扫描的位置处。
9.根据权利要求1至4中任一权利要求的设备，还包括用于往复地扫描打印头的扫描装置，其中所述离子发射装置包括在所述扫描装置的扫描方向上处于打印头两端处的第一离子发射单元和第二离子发射单元。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于，第一和第二离子发射单元分别具有处于所述扫描装置的扫描方向上的进气口。
11.根据权利要求9的设备，其特征在于打印头具有多个喷嘴阵列，每个喷嘴阵列由多个墨排出喷嘴构成，并且所述离子发射装置还插入在所述多个喷嘴阵列之间。
12.根据权利要求9的设备，还包括离子发射控制装置，用于根据所述扫描装置的扫描方向进行控制，从而从第一和第二离子发射单元中位于所述扫描装置的扫描方向上游侧上的离子发射单元发射较大量的离子，或者仅从上游侧上的离子发射单元发射离子。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求的设备，其特征在于，从所述离子发射装置发射的电荷是负的，并且所述充电装置给打印介质充正电。
14.根据权利要求1至12中任一权利要求的设备，还包括反向装置，用于使从所述离子发射装置发射的离子的极性和所述充电装置的充电极性反向。
15.根据权利要求14的设备，还包括反向控制装置，用于进行控制，从而以预定的间隔由所述反向装置执行极性反向。
16.一种通过将墨滴从打印头排出到打印介质上来进行打印的打印方法，其包括离子发射步骤，其将离子发射到位于打印头的墨排出部分和打印介质之间的至少一个空间；充电步骤，其用于将打印介质充电成与在所述离子发射步骤发射的离子的极性相反的极性；和打印步骤，其通过经由所述离子发射步骤将离子发射至其中的空间将墨从打印头排出到在所述充电步骤被充电的打印介质上而进行打印。
17.根据权利要求16的方法，还包括从已经在所述打印步骤进行打印的打印介质上去除电荷的电荷去除步骤。
18.根据权利要求16或17的方法，还包括收集在所述打印步骤为了进行打印而从打印头排出并且在没有用于打印时漂浮的墨雾的收集步骤。
全文摘要
提出一种打印设备和打印方法，其能通过细小墨滴实现高质量的打印，并收集不希望的墨滴。根据该方法，从打印头排出的墨滴在打印中被负离子充负电。与墨滴的极性相反地，打印介质被充正电。通过静电力，排出的墨滴朝着打印介质行进，并且附着至打印介质的墨滴的量增大。另外，具有正电极的墨雾收集单元用来收集漂浮的墨雾。
文档编号B41J2/04GK101087688SQ20058004438
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月22日
发明者森山次郎, 增山充彦, 高柳义章 申请人:佳能株式会社