【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを構成する染料ないし顔料（以下、色材という）を分子単位で制御することで高精細な画像を形成する方法並びにその装置に関し、更に詳しくは、インクの色材をイオン化し、その分子量に従って分離し、小さい分子量の色材を選択的に記録媒体の表面に噴射させることにより高精細画像を形成する方法並びにその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを紙などの記録媒体の表面に噴射することで画像を形成する方法は、インクジェット方式として知られ、各種のプリンタで実用化されている。そして、インクを吐出させる方式として、（１） 例えば、特許文献１に記載のインクジェット記録装置のように、加熱素子でインクを加熱したときに生じる気泡の圧力でインクをノズルから吐出させる電気・熱変換方式、（２） 例えば、特許文献２、３に記載のインクジェット記録装置のように、電場によって分極させた絶縁インク溶媒又は導電性インク溶媒を静電気で引く静電方式が知られている。
【０００３】
上記した電気・熱変換方式のインクジェット記録装置に対しては、インク吐出量が印加電圧に依存しないため、階調記録には不向き、個々のノズルにそれぞれ加熱素子等を設ける必要があるため、ノズルの高密度化が困難、解像度を上げるためにノズル孔径を小さくすると、インクの固化等による目詰まりでインクの吐出安定性が低下することがある、といった技術上の指摘、また、上記した静電方式のインクジェット記録装置に対しては、ノズルの先端付近の電場の変化にインク吐出量が敏感に反応するため、インク吐出量が不安定になりがちであり、また、導電性インクを用いる場合には、ノズルからのインク吐出周波数を制限して、飛翔中のインク液滴間の相互作用を回避する必要があるため、記録速度が低下する、といった技術上の指摘がなされ、これらの点を解決するものとして、特許文献４に記載のプリンター装置が提案されている。
【０００４】
このプリンター装置は、インクの吐出安定性に優れ、しかも高速に高精細・高階調記録を可能にすることを課題とするもので、帯電顔料粒子を含むインクが供給されるスリット内に設けられた複数の吐出電極と、当該複数の吐出電極に対向する対向電極との間に電界を形成し、当該複数の吐出電極の先端からそれぞれ前記対向電極に向けてインク液滴を飛翔させるプリンター装置であって、前記インクに含まれている帯電顔料粒子を前記各吐出電極の先端部で凝集させ、当該帯電顔料粒子の凝集体を５０体積％以上含むインク液滴を飛翔させることを特徴としている。
【０００５】
更に、このプリンター装置は、（１）印刷ドットの直径が約１μｍ〜１０μｍであること、（２）各吐出電極と対向電極との間にパルス電界を印加するパルス電界印加手段を有し、更にそのパルス電界印加手段が、パルス電圧およびパルス幅を変化させることによって印刷ドット直径を変化させる制御手段を有すること、（３）各吐出電極の両側に、それぞれ、インクの流れをガイドする仕切り部材を設け、その仕切り部材の先端（前記インク液滴が流出する先端）が絞られていること、（４）各吐出電極の先端に電界が集中するように、各吐出電極の先端が三角形状に絞られており、その先端角が９０度以下、好ましくは３０度〜７０度であること、の内の少なくとも１つの条件を満たすことにより、前記インクに含まれている帯電顔料粒子を前記吐出電極の先端部で凝集させ、当該帯電顔料粒子の凝集体を含むインク液滴を飛翔させること、を特徴としている。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５６−９４２９号公報
【特許文献２】
特開昭５６−４４６７号公報
【特許文献３】
特開平８−１７４８１５号公報
【特許文献４】
特開２０００−１２７４１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
時代は常に高精細な画像を求めているが、様々な障壁がある。電子写真方式ではトナーサイズが障壁となっており、最小でも１０μｍの解像度である。インクジェット方式では、インクの吐出安定性の確保、インクの固化による目詰まり発生防止、記録速度の高速化、などが障壁となって高精細な画像の形成が困難となっている。
【０００８】
上記した特許文献４で提案されているプリンター装置では、印刷ドットの直径が１μｍ〜１０μｍであることをうたっているが、現実の装置として１０μｍ未満のドットのものを安定的に噴射可能とするには、依然として解決すべき種々の障壁がある。特に、このプリンター装置では、帯電顔料粒子を吐出電極の先端部で凝集させることで印刷ドットの精細化を行うものであるが、このことは、利用できる色材・溶媒・各種添加剤の種類には自ずから制約が生じることとなり、色再現性、保存性その他画像工学で求められている各種の要請に対してトータルな満足を与えるものではない。
【０００９】
高精細な画像形成は、画像に求められている一般的な要請を合わせて満足させるものでなくてはならず、高精細な画像を求めるあまりに色再現性など画像品質に問題が生じるものであってはならない。
【００１０】
本発明は、上記から明らかなように、一般的に求められている画像品質を低下させることなく、色材を分子単位で制御することで高精細な画像を形成することを可能とする画像形成方法並びにその装置を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高精細画像形成方法は、（１）イオン化した染料ないし顔料を、その分子量に従って分離し、記録媒体へと噴射して画像を形成すること、（２）分子量による分離が、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いにより行われること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る高精細画像形成装置は、（３）インク供給手段、染料ないし顔料のイオン化手段、イオン化された染料ないし顔料の分子量に従った分離手段とを有すること、を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る高精細画像形成方法を具体的に説明する。
【００１４】
図１に示す概念図において、色材を含むインクは、例えばカートリッジ１１などによって装置内に用意されており、ポンプその他のインク供給手段１０によって、プリント部側へと案内供給される。通常タイプのインクジェット方式のプリンターにおいては、インクはカートリッジからインク吐出部へとパイプにより液体状態のまゝで案内供給されるだけであるが、本発明に係る方法・装置においては、液体であるインクは気化手段２０により気化され、インクに含まれる色材はイオン化手段３０によりイオン化され、次いで、イオン化された色材は、分離手段４０によって、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いに従って、大きな分子量の色材と、小さな分子量の色材とに分離され、記録媒体７０に噴射されて画像７１が形成される。使用されなかった分子量の色材を含むインクは別ルートにより回収されて廃棄されるか、或いは、所謂ベタ塗り用のインクとして利用される。
【００１５】
色材の分離において、大きな分子量と小さな分子量とを分ける数値的な分岐点は、例えば分子量３００〜２０００の範囲とする。
【００１６】
本発明の方法・装置で利用されるインクは、供給の途中で気化及び色材のイオン化が行われるので、カートリッジ１１に封入された液体の状態で装置内に供給される態様であることが好ましいが、この態様に限定されるものではなく、最初から気体の状態で装置内に供給される態様、或いは、例えば粒子状ないしは粉体状の固体状態で装置内に供給され、別途供給の溶媒などによって溶解される態様であってもよい。
【００１７】
気化手段２０を説明する。
気化手段２０は、液体状態にあるインクを気体化する手段であるが、インク組成分の全てを完全に気体相に相変化させる態様に限定されるものではなく、ある種の成分が依然として霧状などの液体相に止まる態様も包含される。従って、気化手段２０としては、例えば、加熱による蒸発、加熱して噴霧、加熱しないで噴霧、圧力変化による相変化等々の各種の手法が採用可能となる。また、気化手段２０としてどの手法を選択するかは、後続のイオン化手段３０としてどのような方法が採用されるかとも関連している。
【００１８】
イオン化手段３０を説明する。
イオン化手段３０は、後続工程の分離手段４０により、色材をその分子量に従って分離できるようにするために、インク組成中の色材成分をイオン化するものである。
【００１９】
気相成分をイオン化する手法としては、例えば、電子衝撃・光照射・プラズマ照射・加熱固体表面への接触などの各種の手法が知られているが、本発明に係る方法・装置で利用するには、イオン化されても、色材成分が分解しないでインクとしての機能を保っていることが必須条件である。
【００２０】
色材のイオン化は、真空化で行われる。
採用可能なイオン化法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
（１）ＥＳＩ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：エレクトロスプレイイオン化法）
（２）ＡＰＣＩ法（Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：大気圧化学イオン化法）
（３）ＭＡＬＤＩ法（Ｍａｔｒｉｘ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：マトリックス支援レーザー脱離イオン化法）
（４）ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｏｎｉｚａｔｉｏｎ：電子イオン化法）
（５）ＦＡＢ（Ｆａｓｔ Ａｔｏｍ Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ：高速電子衝撃法）
【００２１】
分離手段４０を説明する。
この手段は、イオン化手段３０でイオン化された色材成分を、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いに従って、小さい分子量の色材成分と、大きな分子量の色材成分とに分離し、記録媒体７０の表面に画像７１を形成するものである。
【００２２】
上記したように、小さい分子量と大きな分子量とを分ける数値的な分岐点は、例えば分子量３００〜２０００の範囲とするが、小さい分子量の色材の中にある程度の量の大きな分子量の色材成分が混在する態様を除外するものではない。
【００２３】
分離手段４０として採用できる具体的な手法を挙げれば次の通りである。
（１）４重極法（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）
（２）イオントラップ法（Ｉｏｎ Ｔｒａｐ）
（３）ＴＯＦ法（Ｔｉｍｅ−ＯＦ−Ｆｌｉｇｈｔ）
（４）磁場法
（５）ＦＴ−ＩＣＲ法（Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎｒｅｓｏｎｓｎｃｅ）
【００２４】
図２及び図３に従って、本発明に係る高精細画像形成方法の機序を説明する。
【００２５】
図２において、イオン化手段３０のイオン源３１に置かれてイオン化されたイオン化色材１４は、分離手段４０の案内管４１を通過する過程で、磁場発生装置４２による磁場の影響を受けて、軽いイオンで構成される小分子量色材１５と重いイオンで構成される大分子量色材１６とに分離されて、記録媒体７０の印字面７１に噴射される。
【００２６】
磁場発生装置４２による磁場が案内管４１の周囲に均一に作用する態様では、図３に示すように、最も小さな分子量の色材Ａからなる層、中間的な分子量の色材Ｂからなる層、最も大きな分子量の色材Ｃからなる層のように、同心円状に分離する。尚、図３はイオン化された色材１４の分離状態を模式化して示すものであり、分子量を異にする色材Ａ〜Ｃが必ずしも明確な層として分離されるのではなく、グラデーションが形成される。
【００２７】
磁場発生装置４２による磁場が案内管４１の周囲の偏った位置に作用する態様では、案内管４１の断面形状にもよるが、図４に示すように、種々の形態を形成する。
【００２８】
本発明において、例えば、分子量５００、８００、１０００の３種の色材が含まれているインクを使う場合は、本発明の分離手段で分子量の違いにより３種は分離され、印字面に分かれて到達する。分子量の小さい色材は曲がりが大きく内側に、分子量が大きいものほど曲がりは小さく外側に到達する（図２参照。）。
【００２９】
そして、印字面を固定すればドットに、印字面を動かせば線が描けることになり、また、色材の分子量を変えることで、印字位置をコントロールすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、一般的に求められている画像品質を低下させることなく、色材を分子単位で制御することで高精細な画像を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高精細画像形成方法を示す概念図
【図２】本発明の方法による印字の機序を説明する模式図
【図３】イオン化色材の分離状態を示す説明図
【図４】イオン化色材の分離状態を示す説明図
【符号の説明】
１０ インク供給手段
１１ カートリッジ
１２ 液体インク
１３ 気化インク
１４ イオン化色材
１５ 小分子量色材
１６ 大分子量色材
２０ 気化手段
３０ イオン化手段
３１ イオン源
４０ 分離手段
４１ 案内管
４２ 磁場発生装置
５０ 画像情報
６０ プリント制御情報
７０ 記録媒体
７１ 画像[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for forming a high-definition image by controlling dyes or pigments (hereinafter, referred to as color materials) constituting an ink on a molecular basis, and more particularly, to ionizing a color material of an ink. The present invention relates to a method and an apparatus for forming a high-definition image by selectively jetting a coloring material having a small molecular weight onto the surface of a recording medium by separating according to its molecular weight.
[0002]
[Prior art]
A method of forming an image by ejecting ink onto the surface of a recording medium such as paper is known as an ink jet method and has been put to practical use in various printers. As a method of ejecting ink, (1) For example, as in an ink jet recording apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 11-163, an electric / thermal apparatus that ejects ink from nozzles by the pressure of bubbles generated when ink is heated by a heating element. Conversion method, (2) For example, an electrostatic method in which an insulating ink solvent or a conductive ink solvent polarized by an electric field is electrostatically applied, such as an ink jet recording apparatus described in Patent Documents 2 and 3, is known.
[0003]
For the above-described electric / heat conversion type ink jet recording apparatus, since the ink ejection amount does not depend on the applied voltage, it is not suitable for gradation recording, and it is necessary to provide a heating element or the like for each nozzle. It is technically pointed out that it is difficult to increase the density of the ink, and if the nozzle hole diameter is reduced in order to increase the resolution, the ejection stability of the ink may be reduced due to clogging due to solidification of the ink. For an ink jet recording apparatus of the type, since the ink discharge amount is sensitive to a change in the electric field near the tip of the nozzle, the ink discharge amount tends to be unstable, and when the conductive ink is used, It is necessary to limit the ink ejection frequency from the nozzles to avoid the interaction between the ink droplets during flight, and thus the recording speed is reduced. Hysterectomy is performed, as to solve these points, it has been proposed a printer apparatus described in Patent Document 4.
[0004]
This printer device has excellent ink ejection stability, and aims to enable high-definition and high-gradation recording at high speed. The printer device is provided in a slit to which ink containing charged pigment particles is supplied. A printer device that forms an electric field between a plurality of ejection electrodes and a counter electrode facing the plurality of ejection electrodes, and causes ink droplets to fly from the tips of the plurality of ejection electrodes toward the counter electrode. Then, the charged pigment particles contained in the ink are agglomerated at the tip of each of the discharge electrodes, and an ink droplet containing 50 vol% or more of the aggregate of the charged pigment particles is caused to fly.
[0005]
Further, the printer device has (1) a pulse dot electric field applying means for applying a pulse electric field between each ejection electrode and the counter electrode, (1) the diameter of the print dot is about 1 μm to 10 μm, and The pulse electric field applying means has a control means for changing a print dot diameter by changing a pulse voltage and a pulse width. (3) On both sides of each ejection electrode, a partition member for guiding an ink flow is provided. (4) The tip of each ejection electrode is narrowed in a triangular shape so that an electric field is concentrated on the tip of each ejection electrode. The charged pigment particles contained in the ink by satisfying at least one of the following conditions: the tip angle is 90 degrees or less, preferably 30 degrees to 70 degrees. Are agglomerated at the tip of the discharge electrode, and ink droplets containing aggregates of the charged pigment particles are caused to fly.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-B-56-9429 [Patent Document 2]
JP-A-56-4467 [Patent Document 3]
JP-A-8-174815 [Patent Document 4]
JP 2000-127410 A
[Problems to be solved by the invention]
The times always demand high-definition images, but there are various barriers. In the electrophotographic method, the toner size is a barrier, and the resolution is at least 10 μm. In the ink jet method, it is difficult to form a high-definition image due to barriers such as ensuring ink ejection stability, preventing clogging due to solidification of the ink, and increasing the recording speed.
[0008]
In the printer device proposed in Patent Document 4 described above, the diameter of the print dot is 1 μm to 10 μm. However, as a real device, it is possible to stably eject a dot of less than 10 μm. Still have various barriers to be resolved. In particular, in this printer device, the printing dots are refined by agglomerating the charged pigment particles at the tip of the discharge electrode.This is due to the types of available coloring materials, solvents, and various additives. However, there is a natural restriction, and it does not give total satisfaction to various requirements required in image engineering, such as color reproducibility, storability, and the like.
[0009]
The formation of high-definition images must satisfy the general requirements for images, and the problem of image quality, such as color reproducibility, arises from the demand for high-definition images. must not.
[0010]
As is apparent from the above, the present invention provides an image forming method capable of forming a high-definition image by controlling a coloring material in molecular units without deteriorating image quality generally required. It is an object to provide a method and an apparatus therefor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The method for forming a high-definition image according to the present invention includes: (1) separating an ionized dye or pigment according to its molecular weight, and jetting the dye or pigment onto a recording medium to form an image; It is performed by a difference in the ratio (m / z) between the mass (m) and the charge (z).
[0012]
The high-definition image forming apparatus according to the present invention is characterized by having (3) an ink supply unit, a dye or pigment ionization unit, and a separation unit according to the molecular weight of the ionized dye or pigment.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the high definition image forming method according to the present invention will be specifically described.
[0014]
In the conceptual diagram shown in FIG. 1, ink containing a color material is prepared in the apparatus by, for example, a cartridge 11 or the like, and is guided and supplied to a printing unit side by a pump or other ink supply means 10. In a normal type ink jet printer, the ink is merely supplied in a liquid state from a cartridge to an ink ejection section by a pipe in a liquid state. However, in the method / apparatus according to the present invention, the ink which is a liquid is supplied. Is vaporized by the vaporizing means 20, the coloring material contained in the ink is ionized by the ionizing means 30, and then the ionized coloring material is separated by the separating means 40 into the ratio of the mass (m) of the ions to the charge (z) ( According to the difference of m / z), a color material having a large molecular weight and a color material having a small molecular weight are separated and ejected to the recording medium 70 to form an image 71. The ink containing the color material having the unused molecular weight is collected and discarded by another route, or is used as a so-called solid coating ink.
[0015]
In the separation of the coloring material, the numerical branch point that separates the large molecular weight from the small molecular weight is, for example, in the range of 300 to 2,000 in molecular weight.
[0016]
Since the ink used in the method / apparatus of the present invention is vaporized and ionized in the color material during the supply, it is preferable that the ink is supplied into the apparatus in the state of the liquid sealed in the cartridge 11. However, the present invention is not limited to this embodiment, and is supplied from the beginning to the apparatus in a gaseous state, or, for example, is supplied to the apparatus in a particulate or powdery solid state, and is separately supplied to the apparatus. May be an embodiment in which the substance is dissolved.
[0017]
The vaporizing means 20 will be described.
The vaporizing means 20 is a means for vaporizing the ink in a liquid state, but is not limited to a mode in which all of the ink components are completely changed into a gaseous phase. Such an embodiment that stays in the liquid phase is also included. Therefore, as the vaporizing means 20, various methods such as evaporation by heating, spraying by heating, spraying without heating, and phase change by pressure change can be adopted. Further, which method is selected as the vaporization unit 20 is related to what method is adopted as the subsequent ionization unit 30.
[0018]
The ionizing means 30 will be described.
The ionizing means 30 ionizes the coloring material components in the ink composition so that the separating means 40 in the subsequent step can separate the coloring material according to its molecular weight.
[0019]
As a method for ionizing a gas phase component, for example, various methods such as electron impact, light irradiation, plasma irradiation, and contact with a heated solid surface are known. Is an essential condition that, even when ionized, the coloring material component does not decompose and retains its function as an ink.
[0020]
The color material is ionized by vacuuming.
Examples of the ionization method that can be employed include the following methods.
(1) ESI (Electrospray Ionization)
(2) APCI method (Atomic pressure Chemical Ionization: Atmospheric pressure chemical ionization method)
(3) MALDI method (Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionization: matrix-assisted laser desorption / ionization method)
(4) EL (Electron Inonization: electron ionization method)
(5) FAB (Fast Atom Bombardment: high-speed electron impact method)
[0021]
The separating means 40 will be described.
This means converts a color material component ionized by the ionization means 30 into a color material component having a small molecular weight and a color material having a large molecular weight in accordance with the difference (m / z) between the mass (m) and the charge (z) of the ion. The recording material 70 is separated into a material component and forms an image 71 on the surface of the recording medium 70.
[0022]
As described above, the numerical branching point that separates a small molecular weight from a large molecular weight is, for example, in the range of 300 to 2,000 in molecular weight, but a certain amount of a large molecular weight coloring material component is included in the small molecular weight coloring material. This does not exclude mixed modes.
[0023]
A specific method that can be adopted as the separating means 40 is as follows.
(1) Quadrupole method (Quadrupole)
(2) Ion Trap method
(3) TOF method (Time-OF-Flight)
(4) Magnetic field method (5) FT-ICR method (Fourier-Transform Ion Cyclotron resonance)
[0024]
The mechanism of the high definition image forming method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0025]
In FIG. 2, the ionized color material 14 placed in the ion source 31 of the ionization means 30 and being ionized while passing through the guide tube 41 of the separation means 40 is affected by the magnetic field of the magnetic field generator 42 and is light. The light is separated into a small molecular weight coloring material 15 composed of ions and a large molecular weight coloring material 16 composed of heavy ions, and is jetted onto a printing surface 71 of a recording medium 70.
[0026]
In a mode in which the magnetic field generated by the magnetic field generator 42 acts uniformly around the guide tube 41, as shown in FIG. 3, a layer made of the coloring material A having the smallest molecular weight, a layer made of the coloring material B having the intermediate molecular weight, The layers are separated concentrically like a layer made of the coloring material C having the largest molecular weight. FIG. 3 schematically shows the separation state of the ionized coloring material 14, and the coloring materials A to C having different molecular weights are not necessarily separated as distinct layers, but a gradation is formed. You.
[0027]
In a mode in which the magnetic field generated by the magnetic field generator 42 acts on a biased position around the guide tube 41, various forms are formed as shown in FIG. 4 depending on the cross-sectional shape of the guide tube 41.
[0028]
In the present invention, for example, when an ink containing three types of color materials having molecular weights of 500, 800, and 1000 is used, the three types are separated by the difference in molecular weight by the separation means of the present invention, and separated into printing surfaces. To reach. A coloring material having a small molecular weight has a large bend toward the inside, and a material having a large molecular weight has a small bend and reaches the outside (see FIG. 2).
[0029]
When the printing surface is fixed, dots can be drawn when the printing surface is moved, and the printing position can be controlled by changing the molecular weight of the coloring material.
[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to form a high-definition image by controlling a coloring material in a molecule unit, without lowering the image quality generally required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a high-definition image forming method according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a printing mechanism according to the method of the present invention. FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a separated state of an ionized color material.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink supply means 11 Cartridge 12 Liquid ink 13 Vaporized ink 14 Ionized color material 15 Small molecular weight color material 16 Large molecular weight color material 20 Vaporization means 30 Ionization means 31 Ion source 40 Separation means 41 Guide tube 42 Magnetic field generator 50 Image information 60 Print Control information 70 Recording medium 71 Image
