[发明专利]产生液滴的方法和装置

说明书

本发明涉及从固态的、粉末的或高粘性的可熔物质中产生材料的液滴的方法和装置。

对于非击打式印刷机来说，本发明可以加以利用一种特殊用途是将高强度颜色材料的液滴传输到记录表面。不过，要理解本发明不限于为非击打式印刷传送着色材料，而通常可用来产生材料的液滴或以规定的图案将材料涂覆在基体上。其它应用的实例是为用于安全代码而涂覆磷光体或氟代磷光体、热熔性粘合剂和非推进(propellantleas)的气熔胶，本发明可用作药物上可接受的、可熔载体的非推进生产的微粒药剂和喷射微粒药剂。

但是，本发明将对其应用于印刷加以讨论，而如所指出的，其范围比以上所述(印刷)要更广泛。

有若干不同形式的、用来作通常称之为油墨喷射印刷的非击打式印刷系统的装置。油墨是通过喷咀而加以供给是很常见的。这种喷咀的出口直径是确定液滴大小的主要因素，因此，所获得的大小液滴点将散布在纪录表面上。液滴可以喷咀中连续产生，在这种情况下，此方法叫做“连续印刷”或它们可按需要单独加以产生，在该情况下，此方法叫做“按用量印刷”(drop-on-demand printing)。在连续印刷中，油墨是在高压力下通过喷咀来传送的，在喷咀上的压力按基本上不变的频率波动，这导致一连串的不变尺寸的液滴。通过把电荷施加到液滴上和电场作用到喷咀的外部，所选的液滴可以随产生电场的信号而在它们通道中加以偏移到记录表面上，因此，根据这种控制号信，可在记录表面上形成图案。按需要用量印刷的液滴通过在小的喷咀附近的流体中产生局部压力脉动来控制，这种局部压力脉动导致在选定的时间从喷咀中喷射流体的小滴。

在不论那种类型的喷射印刷中，着色材料是与粘结剂结合的可溶染料以提供的液体载体中更永久的印刷图象。

可溶性染料的缺点是印刷图象密度在许多应用场合不是足够高的，并且染料会在暴露在外界场合下使图象褪色(逐渐消失)。可溶性染色材料的另一缺点是印刷图象的质量依赖于记录表面的性能。

大家都知道颜料油墨可制作比可溶性染料密度要高的图象且也是保存更永久的图象，颜料还可与载体液体一起用于喷射印刷机。但反差强的图象产生需要在液体载体中的高浓度颜料材料，高浓度的颜料材料会影响连续印刷(机)中的液滴分离，而导致不均匀的印刷。按用量的液滴印刷机不具有高的连续压力，而且液滴产生强烈地依赖于喷咀的本身条件，因此，颜料的存在能改善这种喷咀本身状态或可阻断喷咀，以免不正确地喷射液滴。

作为已知的静电油墨喷射印刷的另一种方法，其特点在于对液体上的静电吸力(拉引力)并作为例子在美国专利3,060,429中作了揭示。这包括通过喷咀和压板之间的保持的高电压而从含有液体的喷咀中产生带有电荷液滴并加速达到压板电极。这个方法通过装有一阀式电极进一步加以优化，此电极可来中断或控制喷射流，以及装有两对用作控制液滴的射程轨迹的电极。印刷则可通过正好在压板电极前放置纸质基片和使用导电的油墨溶液来完成。例如在美国专利号3,653,932中曾建议使用一种在室温下固体的油墨，且借助高电压在将油墨供给予喷咀之前并在越过间隙连续地将油墨吸引到基片之前熔化在加热容器中的油墨。这种系统和装置对调节喷咀和阀式电极之间以及在阀门电极和在进行印刷时装有基片的压板之间的电压差的调节具有不必要的错综复杂的缺点。类似的装置在IS&T′s第八届国际委员会会议中出版的文章，非击打式印刷技术的展望(1992)334…339页中作了说明。

本发明的目的是为了提供一种从诸如油墨那样的易熔粉末状的、固态的或高粘性的材料中形成液滴的方法和装置，在这些方法和装置中，液滴不是通过喷咀加以产生的，因而液滴的大小不受喷咀的尺寸影响。

本发明的另一个目的在于提供一种从诸如油墨那样的易熔粉末状的、固态的或高粘性的材料中以及高浓度颜料或其它固态材料中形成液滴的方法和装置，以便可在记录表面上形成高亮度(强度)图象或能产生具有较大量固态材料的液滴。

本发明的再一目的是为了提供一种从诸如含有载体的油墨或使用不一定是导电载体的、易熔粉末状的、固态的或高粘性的材料中形成液滴的方法和装置。

因而，在一种方式中，所述的发明属于从易熔粉末状、固态或高粘性的材料形成液滴的方法，其步骤包括使材料的粘度减小到能形成液滴的粘度；把减小粘度材料供给喷出点；把电位加到喷出位置以在该点上形成电场；从而使减低粘度的材料在喷出点上形成液滴且通过静电装置将这种液滴喷离喷出点。

粉末状的、固态的或高粘性的材料可以是一种含有着色剂和载体的油墨。着色剂则可以是颜料。