JP2001026124A - インクジェット印刷用のインク溜の雰囲気制御装置 - Google Patents

インクジェット印刷用のインク溜の雰囲気制御装置

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JP2001026124A JP2000158872A JP2000158872A JP2001026124A JP 2001026124 A JP2001026124 A JP 2001026124A JP 2000158872 A JP2000158872 A JP 2000158872A JP 2000158872 A JP2000158872 A JP 2000158872A JP 2001026124 A JP2001026124 A JP 2001026124A
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reservoir
ions
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Yannick Joseph Lerat
ヤニック・ジョセフ・レラ
Didier Jean Martin
ディディエ・ジャン・マルタン
Olivier Jean Poncelet
オリヴィエ・ジャン・ポンスレ
Thierry Vachette
ティエリー・ヴァシェット
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • B41J2/17513Inner structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット印刷のインク品質の制御が改
善された装置を提供することである。 【解決手段】 固体電解質と電極とを備え、前記固体電
解質は、インク溜に存在する酸素が前記固体電解質に吸
収されるように電流と熱とを加えるときにO2-イオンを
導く特性を有し、前記電極は、前記電解質に選択的に電
界を印加するように適応されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット印
刷、特にインクジェットプリンター用の雰囲気制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット印刷技術における主な関
心事は印刷の速度と共に品質を改善することである。
【0003】今日開発された印刷技術は、ほとんど全
て、可能な限り高速で高品質の複写物を製造することを
目的としている。インクジェット技術の場合、様々なメ
ーカーは、高速印刷を達成するため、受け媒体上で多数
の点を平行に印刷できるようにインクドロップを放出す
るヘッドの面上のノズルの数を増大している。
【0004】インクジェット印刷ヘッドを作る技術の一
つは、ピエゾセラミックの振動によって生じた圧力波の
作用によってインクドロップを形成し、それを放出する
ことにある。
【0005】インクジェットヘッドを作る他の従来技術
は、非常に短時間の間チャネルに存在するインクの温度
を、高温に、典型的には300℃から400℃の温度に上げる
ことにある。これによって、蒸発ゾーンとドロップ型の
インクジェットヘッドの表面との間に位置するインクの
液体部分を放出するインクの局所的な蒸発を誘導する。
この方法では、散逸しなければならない熱エネルギーを
インクジェットヘッドのボリューム内に必要とする。
【0006】例えば、国際特許出願公開第96/32284号公
報に記載されているような他の技術は、液体を収容する
液体溜とインクジェットヘッドの表面における開口とを
連結するチャネルの開口の周縁部に位置するリング形状
加熱部材に、液体を接触させることにある。インクをチ
ャネルを介して運び、かつインクジェットヘッドのリン
グ形状加熱部材上に広がることができるように、液体溜
に圧力を加える。インクジェットヘッドの加熱部材を約
130℃の温度まで加熱すると、加熱部材に接触するよう
に配置したインクドロップの表面張力に顕著な変化が生
ずる。この表面張力の変化は、インクドロップのメニス
カスの曲率の半径を減少させ、液体がチャネルを介して
自由に流動可能とし、印刷用として要する適切なサイズ
のドロップを形成可能とする。一度形成すると、このド
ロップが、インクジェットヘッドと印刷媒体、例えば、
シート紙との間の静電力のような手段によって放出され
る。この技術は、単位体積のインクを放出するために必
要な温度をかなり低下する利点を有するもので、高度に
集積されたインクジェットヘッドの製造にとって適した
ものである。
【0007】インクジェット印刷ヘッドは、数ピコリッ
トルの単位体積を有する数1000個のインクドロップを噴
出することが可能である。このようなヘッドは益々小さ
な寸法を有するようになっている。これらは、マイクロ
エンジニアリング技術あるいはマイクロマニュファクチ
ュアリング技術によって製造される。このような装置を
用いると、インクの品質の制御が重大な要因となる。実
際、インク特性のバリエーションは、例えば、ヘッドを
固めてしまうことによってヘッドの作動に影響を与え、
かつ、印刷の品質にも影響を与える。インクは、水をベ
ースにした媒質あるいは水を混合した媒質に、分散型
の、エマルジョンあるいは色素の溶液あるいは顔料の溶
液の複雑な混合物を加えたものである。この混合物は、
反浮遊性の薬品、すりつぶしを容易にする薬品、界面活
性剤、殺生物剤、バッファ、濃厚剤のような多くの添加
剤を含んでいる。これらの混合物は、インクジェット印
刷に対して適したものとするために、ペンの安定性すな
わち重合への抵抗、酸化あるいはバクテリアの活動に対
する安定性と、噴射の能力すなわち印刷ヘッドによって
噴出することが可能なドロップを形成する能力という特
性をセットで有していなければならない。これらの特性
は、Advanced Materials, 10, N0.15, pages 1215-1218
(1998)においてH.J.Spenelliによって説明されてい
る。インク及び混合物が含む色素は空気酸化に対して感
応性が高い。この酸化はインクの特性とドロップを形成
する工程とを変え、印刷パフォーマンスに影響を与え
る。先行技術によれば、酸化に対するインクの不安定さ
を改善する試みは、米国特許第4 489334号明細書あるい
は第4 279 653号明細書、又は日本国特許文献79/98690
あるいは79/116710に記載しているように、亜ジチオン
酸、ピロガロール、亜硫酸塩、あるいはアスコルビン酸
のような抗酸化体をこれらのインクに加えることによっ
て、行われてきた。しかしながら、これらの抗酸化体の
作用は限定されたままであり、インクの製造工程を複雑
にする。インク内の気泡の存在が印刷ヘッドへのインク
の流量及びインクドロップの形成のいずれをも妨害する
ことも周知である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、イ
ンクジェット印刷のインク品質の制御が改善された装置
を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的は、インクジェ
ット印刷用のインク溜の雰囲気を制御する装置に係る本
発明によって達成される;この装置は、コンタクトある
いは電極と、固体電解質に電界が印加されるように電流
と熱とを加えたときにO2-イオンを導く固体電解質とを
備えている。
【0010】本発明はまた、インクジェット印刷用のイ
ンク溜に関しており、該インク溜は、電流及び熱が加え
られたときにO2-イオンを導く固体電解質を備えたイン
ク品質を制御する装置を備えている。
【0011】本発明はまた、インクジェットプリンター
のインク溜におけるインクの品質をを制御する方法に関
するものである。この方法は、固体電解質を利用するこ
とを備えたものであり、この固体電解質のO2-イオン伝
導特性はこの固体電解質の近傍に存在する酸素を運ぶた
めに、電流と熱の印加のもとで選択することができるも
のである。
【0012】本発明による装置は、インクジェットプリ
ンター用のインク溜へ応用可能であり、電流及び熱が印
加されたときにO2-イオン伝導特性を有する固体電解質
と、その固体電解質に選択的に電界を印加するために適
用される電極とを備えている。この固体電解質は、イン
ク溜の内部雰囲気とインク溜の外部雰囲気との双方に接
触している。
【0013】固体電解質に電流を流し、加熱したとき、
以下に記載するように、インク溜に存在する酸素が固体
電解質に吸収され、インク溜の外へ運搬される。
【0014】本発明で使用する電解質は、特に米国特許
第5,227,257号明細書に記載されている。この電解質
は、γ相構造を有するBi4V2O11から導かれた物質で、そ
の構成要素Bi及び/又はVは、γ相を換えることなく、O
2-イオンの伝導を可能にする置換元素によって置き換え
られたものである。この固体電解質は以下の化学式を有
する: (Bi2-xMxO2)(V1-yM'yO2) ここで、Mは、3以下かあるいは3に等しい酸化数を有す
る一あるいは二以上のBi置換金属を表し、M’は、アル
カリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、IIIa群からVa
群の金属、IIIb群からVb群の金属、及ぶ希土類元素で構
成されたクラスの中から選択された一あるいは二以上の
V置換金属を表し、制限値x,y,zはM及びM’の性質の関
数であり、x+yはゼロより大きい。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明による固体電解質は、図1
を参照して、以下のように使用してもよい。インク12
で充填したインク溜10の壁11に挿入された固体電解
質14によってペレットを製造する。このペレットは、
一方の面14bがこのインク溜の内部雰囲気に接触し、
他の面14bはこのインク溜の外部雰囲気に接触するよ
うに製造している。ペレットは電流源に接続し、固体電
解質が伝導性になる500℃以下の温度、好ましくは150℃
と500℃との間の温度まで図示しない加熱手段によって
加熱する。固体電解質が伝導性になると、電位差が印加
され、ペレット14の主要面14a及び14bが電極と
して働く。酸素分子はO2-イオンを形成する陰極面上で
解離する。そのO2-イオンは固体電解質を横切り、それ
らが陽極として働く他方の面に達するときに再結合して
酸素分子となる。ペレットの内側面14aが陰極とし
て、かつ外側面14bが陽極として働くように極性が設
定されれば、酸素はインク溜の内部から外部へ拡散す
る。本発明によれば、固体電解質に印加される極性は、
インクの存在しているかあるいはインク近傍の電解質の
面上で、インク近傍の雰囲気の酸素が枯渇することが可
能でなければならない。以下の説明は、本発明による装
置の作用をを理解するためのものであるが、本発明の範
囲を限定するものではない。固体電解質の陰極で酸素分
子の解離し O2+4e-→2O2- 次いで固体電解質内で電界方向にイオンが移動し、次い
で固体電解質の陽極でO2 -イオンが再結合する。この再
結合においては、2個のイオンと4個の電子とが移動し
なければならない: 2O2-→4e-+O2
【0016】米国特許第5,227,257号明細書に記載され
ているように、これらの固体電解質はBimevoxと称し
て、あるいは、Bicuvox、Bicovox、Biznvox等と称して
ビスマス関連金属に従って命名されている。
【0017】上記の引用特許に記載されたBimevoxをベ
ースにした要素は、それぞれの面が電流源に関連したコ
ンタクトに接触した固体電解質ペレットを備えている。
【0018】固体電解質/コンタクトアセンブリは、固
体電解質を要求温度で作動可能な加熱手段に関係付けら
れている。この温度は150℃と500℃との間である。この
作動温度では、通常の技術を用いて、発生した熱を散逸
することが可能である。
【0019】一実施形態では、ペレットに同一面上に2
個の金属グリッドが挿入され、かつコンタクトとして働
くBimevoxペレットは小型化して作ることができる。好
適な実施形態では、これらのグリッドは金のような貴金
属導体を使って作られる。このような固体電解質は、50
0℃以下で、1Vから30Vの電圧、有利には1Vから15Vの電
圧、及び例えば2Vで100mA/cm2から1500mA/cm2の電流密
度で作動することができる。
【0020】Bimevox型の固体電解質は、適当な基板上
に配置した薄層の形で作ることができる。適当な基板
は、例えば、C.SANTらによってJournal of Crystal Gro
wth, 153, 1995, p.63-67,“Pulsed Laser Deposition
of Bi4Cu2xV2(1-x)O11”において開示されたように、例
えば、マグネシウム酸化物、ベリリウム、チタンあるい
はストロンチウムの酸化物である。これらの薄膜は堆積
物はパルスレーザーによって形成することができる。
【0021】本発明の一実施形態では、固体電解質は、
図1を参照すると、酸化に対して感応的でないインクの
場合には、以下のような方法で使用することができる。
固体電解質14は、面14aが陽極として、かつ面14
bが陰極として働くように極性を与える。この構成で
は、酸素をインク溜雰囲気13に導入する。バルブ15
を開けることによって、インクで分解する気体を流し出
す酸素が放出される。この装置は、自由インク面の上の
雰囲気の体積に従って測定されたサイクルで自動的に作
動するようにサーボ制御及びプログラムされている。実
際、体積はインク溜が空になると増加する。インク溜雰
囲気に対するこの制御方法によって、インク溜あるいは
カートリッジの再充填を制御することが可能になる。イ
ンクは、上記の脱ガスを実行し、それによって(95%ま
での)酸素過剰の雰囲気(oxygen enriched atmospher
e)の存在下での酸化を防止するように、特に“生成(c
ompose)”することができる。使用済みカードリッジ
を、このような環境に耐えない酸化可能インクで再充填
することは困難であるかあるいは不可能である。
【0022】本発明によるインク溜はインク溜を再充填
する手段を含んでいる。この充填手段とバルブと固体電
解質とは、インク溜が、過剰でなくかつ導入される空気
泡なしで充填されるように作動することができる。
【0023】本発明は、ある好適な実施形態を特に参照
して詳細に説明してきたが、本発明の精神及び範囲を逸
脱することなく、変形及び修正が実施可能であることは
理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェット印刷に有効なインク溜であ
って、本発明に係る雰囲気制御用の手段を示した部分概
略図である。
【符号の説明】
10 インク溜 12 インク 13 雰囲気 14 固体電解質 14a 内側面 14b 外側面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリヴィエ・ジャン・ポンスレ フランス・71100・シャロン・シュル・ソ ーヌ・リュ・ドゥ・ラ・モット・27 (72)発明者 ティエリー・ヴァシェット フランス・21170・エスバール・リュー ル・ドゥ・ヴィラール・19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体電解質と電極とを備え、 前記固体電解質は、インク溜に存在する酸素が前記固体
    電解質に吸収されるように電流と熱とを加えるときにO
    2-イオンを導く特性を有し、 前記電極は、前記電解質に選択的に電界を印加するよう
    に適応されているインクジェットプリンター用のインク
    溜の雰囲気制御装置。
  2. 【請求項2】 前記固体電解質はγ相のBi4V2O11の誘
    導体を備え、この誘導体において、Bi4V2O11のγ相構造
    と電荷のバランスとが維持されるように、BiあるいはV
    の元素の少なくとも一方が他の元素によって少なくとも
    部分的に置換されている請求項1に記載のインクジェッ
    トプリンター用のインク溜の雰囲気制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の装置を備えたインク
    ジェットプリンター用インク溜であって、 前記インク溜の内部に接触した前記固体電解質の一部が
    陰極として働き、かつインク溜の外部の雰囲気に接触し
    た前記固体電解質の他の一部が陽極として働くインクジ
    ェットプリンター用インク溜。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の装置によって作動す
    るインクジェット印刷用のインクを脱ガスする方法。
JP2000158872A 1999-06-21 2000-05-29 インクジェット印刷用のインク溜の雰囲気制御装置 Withdrawn JP2001026124A (ja)

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