JP2001030499A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電型のインクジェット記録装置において、
階調レンジを広げて小ドット吐出を可能にすることによ
り、ハイライト部での粒状感を低減させることを目的と
する。 【解決手段】 インクタンクから搬送された顔料系イン
クを泳動電極により吐出端のスリット部に泳動搬送して
記録電極により顔料系インクを吐出させる静電式インク
ジェット記録装置において、記録電極電圧制御部によ
り、主として顔料系インクに含まれた顔料粒子を記録電
極の先端部に凝集させるためのプリパルス４０１と、主
としてスリット部からの顔料系インクの吐出駆動のため
の吐出パルス４００とを印加し、且つ吐出液滴２１２の
大きさに応じてプリパルス４０１及び吐出パルス４００
のそれぞれの時間長さを同時に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電式のインクジ
ェット記録装置に係り、特に静電力によりインク中の顔
料粒子を凝集して吐出させて記録紙に印字するインクジ
ェット記録装置に関する。

【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に利用され、たとえば複写
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。

【０００３】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用いたものや、電気機械変換素
子などのピエゾ素子を用いたもの、及び電気エネルギー
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記録装置は、記録ヘッドの製作
が他の方式と比較して簡易であり、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えるという
特長がある。また、記録時に消費される電流量も他の方
式と比べて著しく少なく、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言うことがで
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。

【０００４】ここで、静電型インクジェットの原理的な
側面について簡単に説明する。

【０００５】静電型インクジェットは、たとえば特開昭
５６−４４６７号公報に開示されているように、インク
の充填された記録電極と記録媒体を保持する対向電極と
の間に数ｋＶの記録電圧を印加し、この記録電圧がある
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
へ吐出されて記録媒体に定着するというものである。

【０００６】しかしながら、このような静電型のインク
ジェットの原理におけるインク液滴は、色材粒子よりも
溶媒比率が非常に高いものが一般的に使用される。この
ため、インク液滴が記録用紙の表面に着弾するときイン
クが印字用紙の繊維中にすばやく浸透してしまいやす
く、印字濃度の低下やにじみの原因となり、裏映りなど
を引き起こす。

【０００７】このような問題に対し、特開平８−２９５
０２３号公報及び特開平９−１９３３８９号公報に開示
されているように、吐出インク液滴中の溶媒比率を下
げ、色材粒子のみを吐出させる新たな静電インクジェッ
ト方式が提案された。

【０００８】この方式の吐出原理は、インク比抵抗を１
×１０⁸Ω・ｃｍ以上（好ましくは１×１０¹⁰Ω・ｃｍ
以上）としたことを一つの特徴とするもので、液体中に
所定の極性に帯電した色材粒子を分散させ、かつ色材粒
子の帯電量を電極に接して帯電する溶媒の電荷量より大
きくするようにしたものである。このような吐出原理で
は、記録電極と対向電極間に印加される電界によってイ
ンク溶媒よりも大きな静電力を色材粒子に作用させるの
で、従来の静電方式のインクジェットと比べると色材粒
子を飛翔しやすくすると考えられている。

【０００９】これらの公報に記載のインクジェット記録
装置の概略の構成は、顔料系インクを収納するインクタ
ンクに吐出用のスリット部を設けるとともに、顔料系イ
ンクを電気泳動法により搬送する泳動電極と搬送された
顔料系インク吐出させる記録電極とを備え、更に記録媒
体の裏面に配置した対向電極とインク吐出を制御する記
録電圧制御部を設けるというものである。そして、記録
電圧制御部による各電極の制御は図４に示すパターンに
よって実行される。

【００１０】図４から明らかなように、泳動電極にはあ
る一定の泳動電極電圧Ｖ４が印加される。インク吐出を
実行するときは、記録電極にパルス幅Ｔ２の吐出パルス
電圧Ｖ２を印加し、パルス終了付近でインクは吐出され
る。また、インクを吐出させない期間では、記録電極に
は不吐出時電圧Ｖ３が印加される。なお、不吐出時電圧
Ｖ３は通常の場合では接地されている。一方、対向電極
には一定の対向電極電圧Ｖ５が印加される。

【００１１】これらの各電極に対する印加電圧により、
インクタンク内に電位差が生じ、インク中の帯電した顔
料は電気泳動現象により電気力線に沿って流れる。そし
て、泳動電極電圧Ｖ４が不吐出時電圧Ｖ３より高い場合
では、記録電極の先端で電解強度が高くなり、記録電極
の先端に顔料が集中する。顔料を多く含んだインクは、
記録電極の鋭角部に沿って記録電極先端へ進み、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
ら対向電極へ向けて吐出され、記録媒体に着弾して付着
する。

【００１２】ここで、印字ドット径を変えるためには、
記録電極に印加するパルス幅Ｔ２を変化させればよい。
すなわち、相対的にパルス幅Ｔ２が短い場合は、吐出液
滴は小さくなり、したがって印字ドット径も小さくな
る。逆に、相対的にパルス幅Ｔ２が長い場合は、吐出液
滴が大きくなり印字ドット径も大きくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の静電式インクジェット記録装置では、顔料が記録電
極の先端に凝集されるので、この凝集に伴ってインクの
粘度も上昇してしまう。したがって、吐出直前になって
インクの粘度が上がることになり、特に小ドットを吐出
させることは非常に困難となる。このため、小ドットか
ら大ドットまでの幅広い印字形態は得られず、印字画像
を広い階調レンジとして得ることは容易ではない。

【００１４】本発明は、階調レンジを広げて小ドット吐
出を可能にすることによりハイライト部での粒状感を低
減できる静電型のインクジェット記録装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、顔料系インク
を保持するインクタンクと、前記インクタンクから搬送
された前記顔料系インクを吐出するスリット部と、前記
顔料系インクを電気泳動により搬送する泳動電極と、前
記泳動電極により泳動された前記顔料系インクを前記ス
リット部から吐出させる記録電極と、前記記録電極に対
向して設けられた対向電極と、前記顔料系インクの吐出
を制御するための記録電極電圧制御部を備えた静電式イ
ンクジェット記録装置において、前記記録電極電圧制御
部による前記記録電極への印加電圧は、主として前記顔
料系インクに含まれた顔料粒子を前記記録電極の先端部
に凝集させるためのプリパルスと、主として前記スリッ
ト部からの前記顔料系インクの吐出駆動のための吐出パ
ルスとを持ち、且つ前記記録電極電圧制御部は吐出液滴
の大きさに応じて前記プリパルス及び吐出パルスのそれ
ぞれの時間長さを同時に変更する系を含むことを特徴と
する。

【００１６】このような構成の本発明では、プリパルス
による顔料粒子の記録電極先端部への凝集量に対して最
適な吐出パルス長を与えることができるため、ドット径
の可変範囲を広くすることができる。すなわち、小ドッ
ト吐出が可能となるため、ハイライト部の粒状感を低減
させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、顔料系
インクを保持するインクタンクと、前記インクタンクか
ら搬送された前記顔料系インクを吐出するスリット部
と、前記顔料系インクを電気泳動により搬送する泳動電
極と、前記泳動電極により泳動された前記顔料系インク
を前記スリット部から吐出させる記録電極と、前記記録
電極に対向して設けられた対向電極と、前記顔料系イン
クの吐出を制御するための記録電極電圧制御部を備えた
静電式インクジェット記録装置において、前記記録電極
電圧制御部による前記記録電極への印加電圧は、主とし
て前記顔料系インクに含まれた顔料粒子を前記記録電極
の先端部に凝集させるためのプリパルスと、主として前
記スリット部からの前記顔料系インクの吐出駆動のため
の吐出パルスとを持ち、且つ前記記録電極電圧制御部は
吐出液滴の大きさに応じて前記プリパルス及び吐出パル
スのそれぞれの時間長さを同時に変更する系を含むこと
を特徴とするインクジェット記録装置であり、プリパル
スによる顔料凝集量に対して最適な吐出パルス長を与え
ることができるため、ドット径の可変範囲を広くするこ
とができるという作用を有する。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態におけるイン
クジェット記録装置の電極電圧の変化を示す線図であ
り、（ａ）は泳動電極電圧、（ｂ）は記録電極電圧、
（ｃ）は対向電極電圧をそれぞれ示す。また、図２は本
発明の実施の形態におけるインクジェット記録装置の外
観斜視図、図３は対向電極とともに示すインクジェット
記録装置の縦断面図である。

【００１９】図２及び図３に示すように、本発明のイン
クジェット記録装置は、顔料系インク２０８を保持する
インクタンク２０１と、このインクタンク２０１と一体
連結され顔料系インク２０８を吐出させる開口部を形成
したスリット部２０９と、顔料系インク２０８を電気泳
動により搬送する泳動電極２０４と、この泳動電極２０
４により泳動された顔料系インク２０８をスリット部２
０９から吐出させる記録電極２０３と、この記録電極２
０３に対向して設けられた対向電極２０５と、顔料系イ
ンク２０８の吐出を制御するための記録電極電圧制御部
２０６と、顔料系インク２０８の記録電極２０３の先端
側への泳動を制御するための泳動電極電圧制御部２０７
とを備えている。そして、記録電極電圧制御部２０６と
泳動電極電圧制御部２０７は外部から入力される印字デ
ータ２１０に基づいて記録電極２０３及び泳動電極２０
４を制御し、吐出された吐出液滴２１２を対向電極２０
５の前面に位置させた記録媒体２１１の表面に着弾させ
て印字する。

【００２０】このような構成のインクジェット記録装置
において、泳動電極２０４，記録電極２０３，対向電極
２０５の印加電圧は図１に示すパターンをとる。すなわ
ち、記録電極２０３には、不吐出時電圧Ｖ３に対して、
主に顔料系インク２０８の顔料粒子２００の凝集のため
のプリパルス４０１と、主に顔料系インク２０８の吐出
のための吐出パルス４００が印加される。泳動電極２０
４に印加する泳動電極電圧Ｖ４は、不吐出時電圧Ｖ３と
同値または高く設定する。このような不吐出時電圧Ｖ３
と泳動電極電圧Ｖ４との関係に基づき、顔料系インク２
０８に含まれた顔料粒子２００は泳動電極２０４によっ
て記録電極２０３の先端側へ運ばれる。一方、対向電極
２０５に印加する対向電極電圧Ｖ５は、プリパルス電圧
Ｖ１より低く設定する。したがって、泳動電極電圧Ｖ４
は対向電極電圧Ｖ５より常に高くなるため、記録電極２
０３から対向電極２０５に向かって顔料系インク２０８
が吐出液滴２１２となって吐出される。

【００２１】プリパルス４０１のパルス長はＴ１で、プ
リパルス電圧Ｖ１は不吐出時電圧Ｖ３より低く設定す
る。このプリパルス４０１部分において、泳動電極２０
４と記録電極２０３との電位差が拡がるため、顔料粒子
２００の記録電極２０３の先端部への凝集量が増加す
る。

【００２２】吐出パルス４００のパルス長はＴ２で、吐
出パルス電圧Ｖ２は不吐出時電圧Ｖ３より高く設定す
る。この吐出パルス４００部分では、同極性の顔料粒子
２００と記録電極２０３が反発して顔料系インク２０８
が吐出液滴２１２となって吐出される。

【００２３】大ドット吐出の際には、基本的にプリパル
ス４０１の働きで顔料系インク２０８の吐出を行なう。
この場合、パルス長Ｔ１は顔料系インク２０８が吐出液
滴２１２として吐出されない最大の長さである。吐出パ
ルス４００は吐出のトリガとしてのみ働くため、吐出パ
ルス長Ｔ２は短くてよい。一方、ドット径を小さくする
場合は、プリパルス長Ｔ１を次第に短くしてけばよい
が、吐出パルス４００が最大ドットの場合と同じ長さで
あれば当然吐出しないため、プリパルス長Ｔ１を短くす
るにつれ、吐出パルス長Ｔ２を次第に長くしていき最適
な長さに設定する。

【００２４】すなわち、大ドット吐出ではプリパルス４
０１による顔料粒子２００の凝集力を主として吐出さ
せ、小ドット吐出では主に吐出パルス４００による反発
力で吐出させる。この制御を行うことにより、階調レン
ジを広く取れることはもちろんであるが、小ドットは大
ドットに比べて顔料粒子２００の凝集割合が小さいた
め、小ドットは大ドットより印字濃度を薄くすることが
できる。そのため、印字濃度の薄い小ドットでハイライ
ト部分を印字すれば、記録媒体２１１上の印字画像は粒
状感が低減された表示となる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録装置では、
階調レンジを広げて顔料系インクの小ドットの吐出がで
きるので、記録媒体上のハイライト部での粒状感を低減
させることができ、高品質の印字が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態におけるインクジェ
ット記録装置の泳動電電極電圧の変化を示す線図 （ｂ）本発明の実施の形態におけるインクジェット記録
装置の記録電極電圧の変化を示す線図 （ｃ）本発明の実施の形態におけるインクジェット記録
装置の対向電極電圧の変化を示す線図

【図２】本発明の実施の形態におけるインクジェット記
録装置の外観斜視図

【図３】対向電極とともに示すインクジェット記録装置
の縦断面図

【図４】（ａ）従来のインクジェット記録装置おける印
字中の各電極への泳動電極電圧の変化を示す線図 （ｂ）従来のインクジェット記録装置おける印字中の各
電極への記録電極電圧の変化を示す線図 （ｃ）従来のインクジェット記録装置おける印字中の各
電極への対向電極電圧の変化を示す線図

【符号の説明】

２００ 顔料粒子 ２０１ インクタンク ２０３ 記録電極 ２０４ 泳動電極 ２０５ 対向電極 ２０６ 記録電極電圧制御部 ２０７ 泳動電極電圧制御部 ２０８ 顔料系インク ２０９ スリット部 ２１０ 印字データ ２１１ 記録媒体 ２１２ 吐出液滴 ４００ 吐出パルス ４０１ プリパルス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】顔料系インクを保持するインクタンクと、
   前記インクタンクから搬送された前記顔料系インクを吐
   出するスリット部と、前記顔料系インクを電気泳動によ
   り搬送する泳動電極と、前記泳動電極により泳動された
   前記顔料系インクを前記スリット部から吐出させる記録
   電極と、前記記録電極に対向して設けられた対向電極
   と、前記顔料系インクの吐出を制御するための記録電極
   電圧制御部を備えた静電式のインクジェット記録装置に
   おいて、前記記録電極電圧制御部による前記記録電極へ
   の印加電圧は、主として前記顔料系インクに含まれた顔
   料粒子を前記記録電極の先端部に凝集させるためのプリ
   パルスと、主として前記スリット部からの前記顔料系イ
   ンクの吐出駆動のための吐出パルスとを持ち、且つ前記
   記録電極電圧制御部は吐出液滴の大きさに応じて前記プ
   リパルス及び吐出パルスのそれぞれの時間長さを同時に
   変更する系を含むことを特徴とするインクジェット記録
   装置。