JP2954171B1 - インクジェット飛翔制御方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット飛翔制御方法及びインクジェット記録装置

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JP2954171B1 JP16149598A JP16149598A JP2954171B1 JP 2954171 B1 JP2954171 B1 JP 2954171B1 JP 16149598 A JP16149598 A JP 16149598A JP 16149598 A JP16149598 A JP 16149598A JP 2954171 B1 JP2954171 B1 JP 2954171B1
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良広 萩原
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淳一 末次
人司 竹本
和男 島
徹 薬師寺
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Abstract

【要約】 【課題】インクジェット記録装置の目詰まり、印字不良
を防ぐ。 【解決手段】 顔料系インク10が満たされている複数
のインク室1と、この顔料系インク中の色材粒子を電気
泳動現象によりインク吐出口2へ集中させるための複数
の電気泳動電極3と、インク吐出口2へ集中した色材粒
子を排出させて記録媒体4上に飛翔させるための複数の
排出電極5とを備え、各々の排出電極5から排出するた
めに必要な色材粒子の量だけがインク吐出口2に集中す
るように電気泳動電極3への印加電圧を別々に制御す
る。ドット変調を行う際に、各々の排出電極5への印加
電圧を一定にし、各々の排出電極5に対応するインク吐
出口2で余剰の色材粒子が生じないように各々の排出電
極5に対応する電気泳動電極3への印加電圧を別々に制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット飛
翔制御方法及びインクジェット記録装置に関し、特に、
顔料系インク中の色材粒子を電気泳動現象により制御す
るようにした技術に関する。
【0002】
【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
において、最近関心を集めている。その中で、簡単な機
構で記録媒体上に直接高速記録が可能であり、しかも普
通紙に記録の行えるインクジェット記録法は極めて有力
な記録法であって、これまでにも様々な方式が提案され
ている。
【0003】この種のインクジェット記録装置として
は、例えば特願平8ー226247号(特開平10−0
67110号)、特願平8ー315130号に記載の技
術がある。一例として、図2、図3を参照し、その基本
的技術について説明する。
【0004】図2はインクジェット記録装置の概略斜視
図であり、図3は電気泳動電極と排出電極等の詳細な基
本構造を示す平面図である。
【0005】図2において、インクジェット記録装置
は、顔料系インク10が満たされているインク室1と、
この顔料系インク10中の色材粒子を電気泳動現象によ
りインク吐出口2へ集中させるための複数の電気泳動電
極3と、インク吐出口2へ集中した色材粒子を排出させ
記録媒体4上に飛翔させるための複数の排出電極5と、
この複数の排出電極5に対向し記録媒体4の背面に配設
した対向電極9とを備えている。
【0006】インク吐出口2は各排出電極5の先端で凸
状の顔料系インク10のメニスカスができるように、流
路壁8により各排出電極5毎に仕切られている。インク
室1は、インク供給口6とインク排出口7とで不図示の
インクタンクとチューブにより接続されており、インク
室1内のインクに背圧を付与するとともにインク室1内
の顔料系インク10は強制的に循環されている。
【0007】図3において、各々の排出電極に対応した
電気泳動電極が各々存在し、誘電体隔壁12で区切られ
ており、各々が1つのインク室を構成している。一例と
して排出電極5に対応した電気泳動電極3が存在し、誘
電体隔壁12で区切られており、1つのインク室1を構
成している。また、各々の電気泳動電極と排出電極への
印加電圧を制御するための電気泳動電極・排出電極電圧
制御部15を備えている。
【0008】図4は電気泳動電極3と排出電極5への印
加電圧波形図である。図3と図4を用いて、インクジェ
ット記録装置の動作について説明する。このインクジェ
ット記録装置は、帯電している色材粒子を含んでいる顔
料系インクに電界を加えると色材粒子が電界の下で、あ
る電気泳動速度で一方向に動くという電気泳動現象を利
用したものである。
【0009】電気泳動速度はε0εrζE/6πηで与
えられる。ここで、ε0は真空の誘電率、εrは媒質の
比誘電率、ζはゼータ電位、Eは電界の強さ、ηは媒質
の粘性率である。
【0010】上式からわかるように色材粒子がインク吐
出口へ移動する電気泳動速度はインク室にかかる電界の
強さ(電気泳動電極への印加電圧)に比例する。
【0011】制御部14は、コンピュータ等から入力イ
ンターフェース13を経由して入力される印字データ及
び印字制御信号に応じて色材粒子の排出を行う排出電極
5と排出電極5に対応する電気泳動電極3に与えるべき
電圧信号を決定し、電気泳動電極・排出電極電圧制御部
15に信号を送出する。
【0012】電気泳動電極・排出電極電圧制御部15
は、制御部14からの信号を検出すると電気泳動電極
3、排出電極3電圧制御回路によって電気泳動電極3に
図4に示す電圧V1の一定電圧を与える。
【0013】排出電極5に対応する電気泳動電極3に図
4に示す電圧V1の一定電圧が印加されているため、顔
料系インク10が満たされているインク室1内では顔料
系インク10中の色材粒子がインク吐出口2へある一定
の電気泳動速度で移動し、排出電極5先端部に凸状の顔
料系インクのメニスカスが形成される。
【0014】色材粒子の排出を行う排出電極5に図4に
示す電圧Vp2、時間T2のパルス電圧を印加すると色
材粒子は、静電気力によってメニスカス力、顔料系イン
クの表面張力や粘性力等に打ち勝って、このパルス電圧
に同期したタイミングで微小な飛翔粒子群11となって
排出電極5の先端部から飛翔し、記録媒体4上に付着す
る。色材粒子の補給が行われ、この様な動作が繰り返さ
れて記録媒体4上に画像が形成される。
【0015】また、記録媒体4上に付着する飛翔粒子群
11のドット径を変化させるドット変調を行うときは、
色材粒子の排出を行う排出電極5に、図5に示す電圧V
p1(<Vp2)、時間T2の電圧を印加すればドット
径は小さくなり、電圧Vp3(>Vp2)、時間T2の
電圧を印加すればドット径は大きくなる。
【0016】尚、ドット変調を行う方法としてパルス電
圧の振幅を変えるのではなく、パルス電圧のパルス幅を
変える方法もある。この場合はパルス幅を長くすればド
ット径は大きくなり、短くすればドット径は小さくな
る。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
ト記録装置の問題点は、ドット変調を行う際に印字させ
るドット径が小さいときには、排出電極5の先端部に排
出されずに残った余剰の色材粒子が排出電極5先端部付
近にて塊となってしまい最後には目詰まりを起こし、排
出電極5から粒子は排出しなくなってしまうことであ
る。
【0018】また、印字させるドット径が大きいときに
は、排出電極5先端部への色材粒子の集中が足りない
と、排出電極5から飛翔した粒子のドット径が目的とす
るドット径よりも小さくなってしまい印字不良となって
しまうことである。
【0019】その理由は、図4、5に示すように電気泳
動電極3に一定の電圧V1を印加しているため、排出電
極5から排出される色材粒子の量とは関係なしに、ある
一定量の色材粒子が常時排出電極5の先端部に移動して
いるからである。
【0020】印字ドット径が小さい時、すなわち排出電
極5から排出される色材粒子の量が通常より少ない時
は、色材粒子供給量>色材粒子排出量となり、余剰とな
った色材粒子は排出電極5先端部付近にて塊となってし
まい、最後には粒子が排出しなくなる。
【0021】印字ドット径が大きい時、すなわち排出電
極5から排出される色材粒子の量が通常より多い時は、
色材粒子供給量<色材粒子排出量となり、色材粒子供給
量が足りなくなるため、ドット径が目的とするドット径
よりも小さくなってしまい印字不良が発生する。
【0022】よって、本発明は、ドット変調を行う際に
目詰まりを防止し、また、目的とするドット径を正確に
制御し印字不良をなくすことができる技術を提供するこ
とを課題とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、インク室内の顔料系インク中の帯電し
た色材粒子を電界による電気泳動現象を利用してインク
吐出口へ集中させる第1段階と、集中した色材粒子を前
記インク吐出口の排出電極に電圧を印加して飛翔させる
第2段階とを含む、インクジェット飛翔制御方法であっ
て、第1段階において、色材粒子に加える電界強度を制
御することにより、飛翔させるべき色材粒子の量だけを
インク吐出口に集中させておく方法を採用した。その場
合、色材粒子に電界を加える電気泳動電極を含み、第1
段階における色材粒子の電気泳動現象を、電気泳動電極
に印加する電圧を制御することにより行うこともでき
る。また、排出電極及び電気泳動電極が、インク吐出口
の数に対応して複数あり、第1段階においては、各電気
泳動電極への印加電圧を別々に制御することもできる。
また、色材粒子の飛翔によりドット変調を行う際に、ド
ット経の大きいドットを形成するときには色材粒子に加
える電圧を高く、ドット経の小さいドットを形成すると
きには色材粒子に加える電圧を低く制御するのが大変好
適である。また、第2段階では、排出電極に加える電圧
を一定にしておくのが好ましい。一方、本発明では、顔
料系インクが満たされている複数のインク室と、この顔
料系インク中の色材粒子を電気泳動現象によりインク吐
出口へ集中させるための複数の電気泳動電極と、インク
吐出口へ集中した前記色材粒子を排出させて記録媒体上
に飛翔させるための複数の排出電極とを備えたインクジ
ェット記録装置において、各々の排出電極から排出する
ために必要な色材粒子の量だけがインク吐出口に集中す
るように電気泳動電極への印加電圧を別々に制御する制
御手段を有する構成とした。ここで、制御手段は、ドッ
ト変調を行う際に各々の排出電極への印加電圧を一定に
し、各々の排出電極に対応するインク吐出口で余剰の色
材粒子が生じないように各々の排出電極に対応する電気
泳動電極への印加電圧を別々に制御する機能を有する構
成とするのが好適である。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1、図3を参照して説明する。図1は本発明の電
気泳動電極と排出電極への印加電圧波形図、図3はイン
クジェット記録装置の基本構造を示す平面図である。
【0025】本実施の形態に係るインクジェット記録装
置においても、図3に示すように、顔料系インク10が
満たされている複数のインク室1と、この顔料系インク
10中の色材粒子を電気泳動現象によりインク吐出口2
へ集中させるための複数の電気泳動電極3と、インク吐
出口2へ集中した色材粒子を排出させて記録媒体4上に
飛翔させるための複数の排出電極5とを備える。
【0026】そして、各々の排出電極5から排出するた
めに必要な色材粒子の量だけがインク吐出口2に集中す
るように電気泳動電極3への印加電圧を別々に制御する
制御手段を有するものである。制御手段は、制御部14
及び電気泳動電極・排出電極電圧制御部15を含む。
【0027】制御手段は、ドット変調を行う際に各々の
排出電極5への印加電圧を一定にし、各々の排出電極5
に対応するインク吐出口2で余剰の色材粒子が生じない
ように各々の排出電極5に対応する電気泳動電極3への
印加電圧を別々に制御する機能を有する。
【0028】制御部14は、コンピュータ等から入力イ
ンターフェース13を経由して入力される印字データ及
び印字制御信号に応じて色材粒子の排出を行う排出電極
5と排出電極5に対応する電気泳動電極3に与えるべき
電圧信号を決定し、電気泳動電極・排出電極電圧制御部
15に信号を送出する。
【0029】以下3通りの場合について説明する。第一
に、電気泳動電極・排出電極電圧制御部15は、制御部
14からの信号が通常のドット径サイズを印字する信号
であることを検出すると電気泳動電極3、排出電極3電
圧制御回路によって、電気泳動電極3には図1に示す電
圧V1の一定電圧を、排出電極5には図1に示す電圧V
p2、時間T2のパルス電圧を印加する。
【0030】排出電極5に対応する電気泳動電極3に図
1に示す電圧V1の一定電圧が印加されているため、通
常のドット径を形成するために必要な分だけの色材粒子
がインク吐出口2へある電気泳動速度で移動し、排出電
極5先端部に凸状の顔料系インクのメニスカスが形成さ
れる。
【0031】排出電極5に図1に示す電圧Vp2、時間
T2のパルス電圧が印加されたとき、粒子は静電気力に
よってメニスカス力、顔料系インクの表面張力や粘性力
等に打ち勝って、このパルス電圧に同期したタイミング
で微小な飛翔粒子群11となって排出電極5の先端部か
ら飛翔し、記録媒体4上に通常のドット径で付着する。
排出電極5先端部には余剰の色材粒子は存在しない。色
材粒子の補給が行われ、この様な動作が繰り返されて記
録媒体4上に画像が形成される。
【0032】第二に、電気泳動電極・排出電極電圧制御
部15は制御部14からの信号が通常のドット径よりも
大きいドットを印字する信号であることを検出すると、
電気泳動電極3、排出電極3電圧制御回路によって電気
泳動電極3には図1に示す電圧V3の一定電圧を、排出
電極5には図1に示す電圧Vp2、時間T2のパルス電
圧を印加する。
【0033】排出電極5に対応する電気泳動電極3に、
図1に示す電圧V3(>V1)の一定電圧が印加されて
いるため、ドット径の大きいドットを形成するために必
要な分だけの色材粒子がインク吐出口2へある電気泳動
速度で移動し、排出電極5先端部に凸状の顔料系インク
のメニスカスが形成される。
【0034】排出電極5に図1に示す電圧Vp2、時間
T2のパルス電圧が印加されたとき、粒子は静電気力に
よってメニスカス力、顔料系インクの表面張力や粘性力
等に打ち勝って、このパルス電圧に同期したタイミング
で微小な飛翔粒子群11となって排出電極5の先端部か
ら飛翔し、記録媒体4上に通常のドット径よりも大きい
ドットが付着する。排出電極5先端部には余剰の色材粒
子は存在しない。色材粒子の補給が行われ、この様な動
作が繰り返されて記録媒体4上に画像が形成される。
【0035】第三に、電気泳動電極・排出電極電圧制御
部15は制御部14からの信号が通常のドット径よりも
小さいドットを印字する信号であることを検出すると、
電気泳動電極3、排出電極3電圧制御回路によって電気
泳動電極3には図1に示す電圧V2(<V1)の一定電
圧を、排出電極5には図1に示す電圧Vp2、時間T2
のパルス電圧を印加する。
【0036】排出電極5に対応する電気泳動電極3に図
1に示す電圧V2の一定電圧が印加されているため、ド
ット径の小さいドットを形成するために必要な分だけの
色材粒子がインク吐出口2へある電気泳動速度で移動
し、排出電極5先端部に凸状の顔料系インクのメニスカ
スが形成される。
【0037】排出電極5に図1に示す電圧Vp2、時間
T2のパルス電圧が印加されたとき、粒子は静電気力に
よってメニスカス力、顔料系インクの表面張力や粘性力
等に打ち勝って、このパルス電圧に同期したタイミング
で微小な飛翔粒子群11となって排出電極5の先端部か
ら飛翔し、記録媒体4上に通常のドット径よりも小さい
ドットが付着する。排出電極5先端部には余剰の色材粒
子は存在しない。色材粒子の補給が行われ、この様な動
作が繰り返されて記録媒体4上に画像が形成される。
【0038】
【発明の効果】本発明の効果は、ドット変調を行う際に
目詰まりを防止し、また、目的とするドット径を正確に
制御し印字不良をなくすことである。その理由は、各々
の排出電極から排出するために必要な色材粒子の量だけ
がインク吐出口に集中するように電気泳動電極への印加
電圧を別々に制御し、ドット変調を行う際に各々の排出
電極への印加電圧を一定にし、各々の排出電極に対応す
るインク吐出口で余剰の色材粒子が生じないように各々
の排出電極に対応する電気泳動電極への印加電圧を別々
に制御するようにしたためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電気泳動電極と排出
電極への印加電圧波形図である。
【図2】電気泳動現象を利用したインクジェット記録装
置の概略斜視図である。
【図3】インクジェット記録装置の基本構造を示す平面
図である。
【図4】従来における電気泳動電極と排出電極への印加
電圧波形図である。
【図5】従来におけるドット変調を行う時の電気泳動電
極と排出電極への印加電圧波形図である。
【符号の説明】
1 インク室 2 インク吐出口 3 電気泳動電極 4 記録媒体 5 排出電極 6 インク供給口 7 インク排出口 8 流路壁 9 対向電極 10 顔料系インク 11 飛翔粒子群 12 誘電体隔壁 13 入力インターフェース 14 制御部(制御手段) 15 電気泳動電極・排出電極電圧制御部(制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末次 淳一 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 竹本 人司 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 島 和男 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (72)発明者 薬師寺 徹 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日 本電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−160557(JP,A) 特開 平10−44433(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/06 B41J 2/205

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク室内の顔料系インク中の帯電した
    色材粒子に電気泳動電極によって電界を加えることによ
    り生じる電気泳動現象を利用して、前記色材粒子をイン
    ク吐出口へ集中させる第1段階と、集中した色材粒子を
    前記インク吐出口の排出電極に電圧を印加して飛翔させ
    る第2段階とを含む、インクジェット飛翔制御方法であ
    って、前記第1段階において、色材粒子に加える電界強
    度を制御することにより、形成すべきドット径に必要な
    色材粒子の量だけをインク吐出口に集中させておくこと
    を特徴とする、インクジェット飛翔制御方法。
  2. 【請求項2】 前記色材粒子に電界を加える電気泳動電
    極を含み、前記第1段階における色材粒子の電気泳動現
    象を、電気泳動電極に印加する電圧を制御することによ
    り行うことを特徴とする、請求項1記載のインクジェッ
    ト飛翔制御方法。
  3. 【請求項3】 前記排出電極及び前記電気泳動電極が、
    前記インク吐出口の数に対応して複数あり、前記第1段
    階においては各電気泳動電極への印加電圧を別々に制御
    することを特徴とする、請求項1又は2記載のインクジ
    ェット飛翔制御方法。
  4. 【請求項4】 前記色材粒子の飛翔によりドット変調を
    行う際に、ドットの大きいドットを形成するときには
    前記電気泳動電極に印加する電圧を高く、ドットの小
    さいドットを形成するときには前記電気泳動電極に印加
    する電圧を低く制御することを特徴とする、請求項1〜
    3の何れかに記載のインクジェット飛翔制御方法。
  5. 【請求項5】 前記第2段階では、前記排出電極に加え
    る電圧を一定にしておくことを特徴とする、請求項1〜
    4の何れかに記載のインクジェット飛翔制御方法。
  6. 【請求項6】 顔料系インクが満たされている複数のイ
    ンク室と、この顔料系インク中の色材粒子を電気泳動現
    象によりインク吐出口へ集中させるための複数の電気泳
    動電極と、前記インク吐出口へ集中した前記色材粒子を
    排出させて記録媒体上に飛翔させるための複数の排出電
    極とを備えたインクジェット記録装置において、各々の
    前記排出電極から排出する、形成すべきドット径に必要
    な前色材粒子の量だけが前記インク吐出口に集中するよ
    うに前記電気泳動電極への印加電圧を別々に制御する制
    御手段を有することを特徴とする、インクジェット記録
    装置。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、ドット変調を行う際に
    各々の前記排出電極への印加電圧を一定にし、各々の前
    記排出電極に対応する前記インク吐出口で余剰の前記色
    材粒子が生じないように各々の前記排出電極に対応する
    前記電気泳動電極への印加電圧を別々に制御する機能を
    有することを特徴とする、請求項6記載のインクジェッ
    ト記録装置。
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