JP2000263815A

JP2000263815A - インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000263815A
Application number: JP6976699A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Mizuyama; 洋右水山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】一つの印字ドットを構成する微小液滴が制御
されないことによる印字ドット径のゆらぎ、不吐出、応
答性の悪化という問題を解決できるインクジェット記録
方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】記録電極と、それに対向して設けられた
対向電極の間に信号電圧を与えてインクを飛翔させるイ
ンクジェット記録方法において、一つの印字ドットを形
成するために記録電極に印加する電圧のＯＮ時間の長さ
が、信号電圧印加後、第一の液滴が吐出するまでの時間
をｔ０、第二以降の液滴を連続して吐出する場合におい
て一つの液滴が吐出するのに要する時間をｔ１，ｎを自
然数としたとき、ｔ０＋ｔ１×ｎで表される時間である
ように選択することにより、違う階調レベルを表現する
際に、微小液滴の中途半端な吐出を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方法およびインクジョット記録装置に関し、特に、印
字速度の向上を図った静電型インクジェット記録方法お
よびインクジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット技術は安価で高い画質と
高速な印字技術として、オフィスオートメーションやパ
ーソナル用の情報記録装置として、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ、ワードプロセッサなどに広く用いられて
いる。インクジェットの記録原理には、色材を飛翔させ
るためのエネルギー発生手段として、電気熱変換素子な
どの発熱抵抗体をもちいたもの、電気機械変換素子など
のピエゾ素子をもちいたもの、さらに電気エネルギーを
そのまま用いる静電型のものなどがある。その中でも静
電型のインクジェットは、記録ヘッドの作成が他の方式
と比較して簡易で、記録電極に印加する電気信号を制御
することにより階調記録を行うことができるという長所
がある。また、記録時に消費される電流量は著しく少な
く、省エネルギーの機器としても将来的に利用価値のあ
る記録技術であるということができる。さらに油性顔料
インクを用いることにより、耐水性に優れた印字を行う
ことができ、特にオフィスオートメーション用途として
の利用価値が高い。

【０００３】ここで簡単に静電型インクジェットの原理
について説明する。図４は、従来の静電型インクジェッ
トヘッドの斜視図、図５は同静電型インクジェットヘッ
ドの断面図である。１は上板、２は電極基板、３は記録
電極、４は微小液滴群、５は記録媒体、６は対向電極、
７はインクメニスカス、８はインクである。

【０００４】特開昭５６−４４６７により報告されてい
るように、インク８の充填された記録電極３と、記録媒
体５を保持する対向電極６の間に数ｋＶの記録電圧を印
加すると、記録電圧がある閾値を越えた時に、インクに
働く静電的な力がインクの表面張力に打ち勝ち、インク
液滴が記録電極から対向電極へ吐出し、飛翔する。この
原理によるヘッドの構成については、例えば米国特許第
４２７１４１６号明細書、特開昭５６−４４６７号公報
に開示されている。この例における構成においては、図
４に示すように、個々の記録電極にノズル穴を必ずしも
必要とせず、インク吐出口を複数の記録電極に対して共
通のいわゆるスリット型とすることができる。

【０００５】このような構成の特徴はノズルを設けない
ことにより、インクの乾燥による目詰まりが低減される
ことである。したがってこの構成は、記録電極が数百本
で構成され、記録媒体の幅方向に走査を行ういわゆるシ
リアル型のヘッドだけでなく、記録媒体の幅の長さだけ
記録電極をもついわゆるフルライン型ヘッドにも非常に
有効である。

【０００６】この静電型インクジェットにおける印字方
法においては、記録電極に印加する信号電圧の印加時間
を変化させることにより、それに対応したドット径変化
が得られるので、階調表現に優れているという特徴も有
している。記録電圧の印加時間変化による階調のメカニ
ズムは詳しくは解明されていないが、一つの画素を形成
するための一つの印字ドットが、飛翔中は図５に示すよ
うに、複数の微小液滴の集合体である微小液滴群４から
なることが知られている。信号電圧の印加時間のうち、
まず、第一の微小液滴がある時間から吐出し始め、信号
が切断されなくても自然にインクメニスカス７から分断
され、液滴となって対向電極６へ飛翔する。そして、第
二の微小液滴が吐出を始め、というように、一つの信号
のうちに複数の微小液滴がこの過程を繰り返す。従っ
て、信号電圧の印加時間によって、ひとつの信号電圧の
中における微小液滴の数が変わり、印字ドットの径が変
わる。この仕組みを利用して階調表現を行うことができ
る。当然、一連の微小液滴がすべて記録媒体上に着く速
さと比べて、記録媒体、または記録ヘッドの移動速度は
非常に遅いように調節されるので、一つの信号の中に複
数の微小液滴が存在しても、印字したときに、それぞれ
の微小液滴は一点に重なって印字されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、印加時
間の選択の仕方によっては、ある微小液滴の形成中に信
号が打ち切られる場合もあり、そのような場合にはメニ
スカスが液滴を抱えたまま、吐出させきれずに終わって
しまう。すると、次の信号が現われたときにメニスカス
が不安定になっているので、次の信号における微小液滴
の数や大きさ，また印字位置にばらつきが生じたり、不
吐出に至る場合もある。このように、記録電圧の印加時
間を任意に選ぶ従来の階調表現方法においては、微小液
滴の液滴生成を制御していないために、その数や大きさ
が定まらず、それから構成される印字ドットの径に無視
できないゆらぎが生じたり、不吐出により応答性が悪く
なるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記のような、一つの印字ドッ
トを構成する微小液滴が制御されないことによる印字ド
ット径のゆらぎ、不吐出、応答性の悪化という問題を解
決できるインクジェット記録方法およびインクジェット
記録装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録電極と、
それに対向して設けられた対向電極の間に信号電圧を与
えてインクを飛翔させるインクジェット記録方法であっ
て、一つの印字ドットを形成するために記録電極に印加
する電圧のＯＮ時間の長さが、信号電圧印加後、第一の
液滴が吐出するまでの時間をｔ０、第二以降の液滴を連
続して吐出する場合において一つの液滴が吐出するのに
要する時間をｔ１，ｎを自然数としたとき、ｔ０＋ｔ１
×ｎで表される時間であることを特徴とする。

【００１０】この構成により、一つの印字ドットを構成
する微小液滴が制御されないことによる印字ドット径の
ゆらぎ、不吐出、応答性の悪化という問題を解決できる
インクジェット記録方法を提供できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、記録電
極と、それに対向して設けられた対向電極の間に信号電
圧を与えてインクを飛翔させるインクジェット記録方法
であって、一つの印字ドットを形成するために記録電極
に印加する電圧のＯＮ時間の長さが、信号電圧印加後、
第一の液滴が吐出するまでの時間をｔ０、第二以降の液
滴を連続して吐出する場合において一つの液滴が吐出す
るのに要する時間をｔ１，ｎを自然数としたとき、ｔ０
＋ｔ１×ｎで表される時間であることを特徴とするイン
クジェット記録方法であり、この構成により、ひとつの
印字ドットを構成する複数の微小液滴が、ひとつひとつ
安定に生成と吐出を行い、印字ドット径を安定化させ、
応答周波数を向上させるという作用を有する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記記録電極に
印加する記録信号が一つのパルスから構成されることを
特徴とするインクジェット記録方法であり、ひとつのパ
ルスを記録信号が形成されるので、回路設計が容易で安
価な制御により印字ドット径を安定化させ、応答周波数
を向上させるという作用を有する。

【００１３】請求項３に記載の発明は、前記記録電極に
印加する記録信号が複数のパルスから構成されることを
特徴とするインクジェット記録方法であり、ひとつの印
字ドットを構成する複数の微小液滴を吐出させる信号を
一旦切断することにより、電気的エネルギーの注入を中
断し、微小液滴の切断が確実に行われ、印字ドット径を
安定化させ、特に応答性を著しく向上させるという作用
を有する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、前記複数のパル
ス同士の時間間隔が３０μｓ以上５０μｓ以下であるこ
とを特徴とするインクジェット記録方法であり、この範
囲内の休止時間を設けることで、ひとつの印字ドットを
形成する複数の微小液滴の切断を容易にし、かつ、メニ
スカスが初期状態に戻ることを防ぎ、印字ドット径の安
定化と、特に応答性の著しい向上という作用を有する。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１によるインクジェット記録方法の説明図である。な
お、静電型インクジェットヘッドの構成は、図４、図５
に示す従来の技術と同じである。記録信号は印字周期時
間内のＯＮ時間の範囲で、ただひとつのパルスから構成
される。それぞれのパルスは時間間隔ｔ０と複数の時間
間隔ｔ１との和で構成される。図１において、第一番目
のＯＮ時間においては、ひとつの時間間隔ｔ０とひとつ
の時間間隔ｔ１の和で信号が構成され、２個の微小液滴
が形成され、飛翔してひとつの印字ドットを作る。第二
番目のＯＮ時間においては、ひとつの時間間隔ｔ０と３
つの時間間隔ｔ１の和で信号が構成され、合計４個の微
小液滴が形成され、飛翔してひとつの印字ドットを作
る。

【００１６】印字ドットの大きさは微小液滴の数によっ
て変わるので、第一番目のドットよりも第二番目のドッ
トの方が径が大きい。一般に、ひとつのＯＮ時間におい
て、第一の微小液滴が生成し、自然にメニスカスから切
断される時間は、メニスカスが初期状態から吐出状態に
遷移するまでの予備時間を要するので、第二以降の微小
液滴が生成し、メニスカスから切断される時間よりも長
くなる。したがって、設定する時間間隔としては、時間
間隔ｔ０の方が時間間隔ｔ１よりも長い方が好ましい。

【００１７】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２によるインクジェット記録方法の説明図である。こ
の形態においては、記録信号はＯＮ時間の範囲で複数の
パルスから構成される。それぞれのパルスは休止時間ｔ
２をはさんで時間間隔ｔ０と複数の時間間隔ｔ１との和
で構成される。図２において、第一番目のＯＮ時間にお
いては、ひとつの休止時間ｔ２をはさんで、時間間隔ｔ
０とひとつの時間間隔ｔ１の和で信号が構成され、合計
２個の微小液滴が形成され、飛翔してひとつの印字ドッ
トを作る。

【００１８】第二番目のＯＮ時間においては、ひとつの
休止時間ｔ２をはさんで、ひとつの時間間隔ｔ０と２つ
の時間間隔ｔ１の和で信号が構成され、合計３個の微小
液滴が形成され、飛翔してひとつの印字ドットを作る。
時間間隔の長さについては、やはり、時間間隔ｔ０の方
が時間間隔ｔ１よりも長い方が好ましい。この形態にお
いては、休止時間を設けることにより、顔料に働く力が
休止し、ひとつの微小ドットをメニスカスから切断する
という効果を有する。

【００１９】次に本発明の具体例を説明する。図３に示
したヘッドを用いて、図１に示す形態の信号電圧を印加
した。図３は、本発明の実施の形態によるデータ図であ
る。対向電極に−１０００Ｖ、記録電極に３００Ｖの方
形波電圧を設定し、印字周波数は１ｋＨｚとした。イン
クにはフタロシアニンブルーを成分とするサイアンイン
クを油性溶媒に分散したものを用いた。パルス長を１０
０μｓから４００μｓまで変えて印字ドット径と応答性
について調べた結果を図３に示す。

【００２０】パルス長を１００，１５０，２００，２５
０，３００，４００μｓに設定して印字したところ、１
ドットを形成する微小液滴の個数がそれぞれ１，２，
３，４，５，７個で、それぞれの平均印字ドット径が１
５，３５，４８，６２，８５，９７μｍと、６階調を表
現することができた。この場合、第一の微小液滴を吐出
させるために１００μｓ、それ以降の微小液滴１滴を吐
出させるのに５０ｕｓを印加した。つまり、おのおのの
ＯＮタイムは１００，（１００＋１×５０），（１００
＋２×５０），（１００＋３×５０），（１００＋４×
５０），（１００＋６×５０）μｓのようになる。

【００２１】この場合において、中途半端なパルス長を
与えた場合、例えば、１２５μｓや４１５μｓのときに
は印字ドット径のばらつきが大きかった。またパルス長
が小さい場合には、応答性も悪くなる傾向があった。図
３において×で示されたデータは１ｋＨｚに応答してい
ないデータを示す。しかし、この条件の場合でも、１ｋ
Ｈｚ以上の印字周波数では応答性が悪かった。

【００２２】次に、同じヘッドとインクを用いて、図２
に示す形態の信号電圧を印加した。対向電極に−１００
０Ｖ、記録電極に３００Ｖの方形波電圧を設定し、印字
周波数は２ｋＨｚとした。第一の微小液滴を吐出させる
ために１００μｓ、それ以降の微小液滴１滴を吐出させ
るのに６０ｕｓを印加した。つまり、記録電圧のパルス
長を１００μｓ，（１００＋１×（休止時間＋６０））
μｓ，（１００＋２×（休止時間＋６０））μｓ，（１
００＋３×（休止時間＋６０））μｓに設定し、休止時
間を２０，３０，４０，５０，６０μｓの場合で印字評
価を行ったところ、２０，６０μｓの休止時間の場合は
２ｋＨｚに応答しなかった。

【００２３】３０，４０，５０μｓの休止時間の場合
は、１ドットを形成する微小液滴の個数が、各パルス長
において、それぞれ１，２，３，４個で、それぞれの平
均印字ドット径が２０，３０，４５，６０μｍと、２ｋ
Ｈｚに応答して４階調を表現することができた。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、違
う階調レベルを表現する際に、微小液滴の中途半端な吐
出を防ぐことができ、メニスカスの不安定を回避できる
ため、印字の安定性、および応答性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるインクジェット記
録方法の説明図

【図２】本発明の実施の形態２によるインクジェット記
録方法の説明図

【図３】本発明の実施の形態によるデータ図

【図４】従来の静電型インクジェットヘッドの斜視図

【図５】従来の静電型インクジェットヘッドの断面図

【符号の説明】

１上板２電極基板３記録電極４微小液滴群５記録媒体６対向電極７インクメニスカス８インク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録電極と、それに対向して設けられた対
向電極の間に信号電圧を与えてインクを飛翔させるイン
クジェット記録方法であって、一つの印字ドットを形成
するために記録電極に印加する電圧のＯＮ時間の長さ
が、信号電圧印加後、第一の液滴が吐出するまでの時間
をｔ０、第二以降の液滴を連続して吐出する場合におい
て一つの液滴が吐出するのに要する時間をｔ１，ｎを自
然数としたとき、ｔ０＋ｔ１×ｎで表される時間である
ことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】前記記録電極に印加する電圧記録信号が一
つのパルスから構成されることを特徴とする請求項１に
記載のインクジェット記録方法。
【請求項３】前記記録電極に印加する電圧記録信号が複
数のパルスから構成されることを特徴とする請求項１に
記載のインクジェット記録方法。
【請求項４】前記複数のパルス同士の時間間隔が３０μ
ｓ以上５０μｓ以下であることを特徴とする請求項３に
記載のインクジェット記録方法。
【請求項５】記録電極と、それに対向して設けられた対
向電極の間に信号電圧を与えてインクを飛翔させるイン
クジェット記録装置であって、一つの印字ドットを形成
するために記録電極に印加する電圧のＯＮ時間の長さ
が、信号電圧印加後、第一の液滴が吐出するまでの時間
をｔ０、第二以降の液滴を連続して吐出する場合におい
て一つの液滴が吐出するのに要する時間をｔ１，ｎを自
然数としたときｔ０＋ｔ１×ｎで表される時間であるこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。