JP4112935B2 - 混合液の液滴形成方法及び液滴形成装置、並びにインクジェット印刷方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混合液の液滴形成方法及び液滴形成装置、並びにインクジェット印刷方法及び装置、並びにインクジェット印刷用電極付きノズルに関する。
【０００２】
【従来技術】
インクジェット印刷装置は一般に、色の３原色に対応する３種類の原色インク（Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー））又は色の４原色に対応する４種類の原色インク（上記Ｃ，Ｍ，ＹにＫ（クロ）を加えたもの）を被印刷物上に打ち込むことによりカラー画像を形成するものであり、中間色についてはドット密度の変化で表現している。
【０００３】
ところが、中間色をドット密度の変化で表現すると、微妙な中間色を表現しきれなかったり、ザラツキ感が生じる。
【０００４】
このような問題の解決を図ったインクジェット印刷装置として、例えば特開平８−２０７３１８号公報に開示されるものがある。図７は、同公報に記載のインクジェット印刷装置を示す概略断面図である。図７に示すように、このインクジェット印刷装置１００は、電源１０８によりリング状電極１０１と電極板１０２との間に電圧を印加し、静電吸引力を利用して液体送給パイプ１０３から濃縮インク１０４を吐出させ、電極板１０２上の被印刷物１０５にインクからなる液滴を形成するものである。インク濃度を調整する場合には、濃縮インク１０４を液体送給パイプ１０３から引き出すと同時に液体送給パイプ１０６から透明溶媒１０７を引き出し濃縮インクを透明溶媒で希釈し、この希釈した液滴を吐出させて被印刷物１０５上にインク濃度の調整された液滴を形成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２０７３１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の公報に記載のインクジェット印刷装置１００は、以下に示す課題を有していた。
【０００７】
すなわち上記インクジェット印刷装置１００においては、インク吐出後に引きちぎられて液体送給パイプ１０３側に残った液体は、濃縮インクと透明溶媒の混合液であり、それが液体送給パイプ１０３中に残留する。このため、その後、この残留した液体と、他の色のインクとを混色させる場合に、意図しない色が被印刷物上に印刷されることとなる。従って、上記のようにしてインク濃度を調整する方法では、的確な中間色を実現することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、各ノズルから独立して吐出される液体を被液滴形成物上で的確に混合することができる混合液の液滴形成方法及び液滴形成装置、並びにインクジェット印刷方法及び装置、並びにインクジェット印刷用電極付きノズル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】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のノズルのうちの１つに収容された原料液と前記ノズルに対向して配置された平板状電極との間に先にパルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記ノズルの先端と前記平板状電極との間に配置される被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成する第１工程と、前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に前記原料液を混合させて混合液の液滴を形成する第２工程とを含むことを特徴とする混合液の液滴形成方法である。
【００１０】
この発明によれば、まず複数のノズルのうちの１つに収容される原料液と平板状電極との間に先にパルス電圧を印加し、そのノズルの先端から前記原料液を吐出させ、被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成する。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容される原料液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、その原料液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、他のノズルに収容される原料液が吐出されると、原料液はこの液滴に導かれ、この液滴内で原料液同士の混合が的確に行われる。
【００１１】
上記第１工程において、前記複数のノズルのうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極を設置し、その電極に、前記ノズル内の原料液の電位以上の電位を付与することが好ましい。
【００１２】
この場合、電極を設置したノズルの直下に電気力線がより集中するため、原料液を被液滴形成物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後に原料液を被液滴形成物に向けて吐出する場合に、その原料液を被液滴形成物上の液滴に的確に混合させることができる。また原料液同士の混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被液滴形成物上で行われる。このため、各ノズルで原料液の品質が変わることはない。従って、被液滴形成物上に繰り返し液滴を形成しても、意図した品質の液滴を１ドットで形成することができる。
【００１３】
また本発明は、複数の原料液を収容し且つ複数の原料液をそれぞれ独立に吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルの先端に対向して、被液滴形成物を介在させた状態で配置される平板状電極と、前記複数のノズルに収容される原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置とを備え、前記複数のノズルのうちの１つに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に先に前記パルス電圧を印加して前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させて前記被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成したのち、前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を変えずに、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に該原料液を混合させて混合液の液滴を形成することを特徴とする混合液の液滴形成装置である。
【００１４】
この液滴形成装置によれば、複数のノズルのうちの１つに収容される原料液と平板状電極との間に、電圧印加装置によりパルス電圧が印加されると、ノズルから原料液が吐出され、被液滴形成物上に液滴が形成される。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容される原料液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、その原料液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。従って、他のノズルに収容される原料液が吐出されると、この原料液はこの液滴に導かれ、この液滴内で原料液同士の混合が的確に行われる。
【００１５】
上記液滴形成装置は、複数の原料液のうち任意の原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００１６】
また上記液滴形成装置においては、前記複数のノズルうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極が設置されており、前記制御装置が、前記電極に前記原料液の電位以上の電位を付与するように前記電圧印加装置を制御することが好ましい。
【００１７】
この場合、制御装置により、電極に原料液の電位以上の電位を付与するように電圧印加装置を制御すると、ノズルの直下に電気力線がより集中する。このため、原料液を被液滴形成物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後に原料液を被液滴形成物に向けて吐出する場合に、原料液からなる液滴に的確に混合させることができる。また原料液同士の混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被液滴形成物上で行われるため、各ノズルで原料液の品質が変わることはない。従って、意図した品質の液滴を１ドットで形成することができる。
【００１８】
また本発明に係るインクジェット印刷方法は、複数のインクを用いて、平板状電極上に配置された被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷方法において、前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズル及び前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルを用い、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成する第１工程と、前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させ、前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、まずインクノズル又は希釈ノズルのうちの１つに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間でパルス電圧を印加し、インクノズル又は希釈ノズルの先端からインク又は希釈液を吐出させ、被印刷物上に前記原色インク又は希釈液からなる液滴を形成する。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、次いで他のノズルに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、そのインク又は希釈液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、他のノズルに収容されるインク又は希釈液が吐出されると、この液体はこの液滴に導かれ、この液滴内でインク同士又はインクと希釈液の混合が的確に行われ、こうして中間色を呈した液滴が形成される。
【００２０】
上記第１工程においては、希釈ノズルから希釈液を吐出させて被印刷物上に希釈液からなる液滴を形成することが好ましい。
【００２１】
この場合、第２工程以降で液滴にインクを混合する時に、混色の進行による液滴の色変化を容易に判定することができる。
【００２２】
また上記第２工程の後に、前記液滴の色度を測定し、測定された色度に基づいて、液滴の色度が所望の色度になるように前記インク又は前記希釈液の吐出量を制御する工程を更に含むことが好ましい。
【００２３】
この場合、目的とする中間色を正確に表現することが可能となる。
【００２４】
上記インクジェット印刷方法は、希釈ノズルの外周に電極を設置し、その電極に、希釈ノズル内の希釈液の電位以上の電位を付与することが好ましい。
【００２５】
この場合、希釈ノズルの直下に電気力線がより集中するため、希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインクを被印刷物に向けて吐出する場合に、希釈液からなる液滴に的確に混合させることができる。また希釈液とインクとの混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被印刷物上で行われる。このため、各インクノズルでインクの品質が変わることはない。従って、液滴を繰り返し形成しても、意図した中間色を呈する液滴を１ドットで形成することができ、高精細でゆがみのない印刷を実行することができる。
【００２６】
また本発明のインクジェット印刷装置は、複数のインクを用いて被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷装置において、前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズルと、前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルと、前記インクノズル及び前記希釈ノズルの先端に対向して、前記被印刷物を介在させた状態で配置される平板状電極と、前記インク及び前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置とを備え、前記複数のインクノズル及び前記希釈ノズルが互いに離れて配置されており、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成したのち、前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を変えずに、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成することを特徴とする。
【００２７】
このインクジェット印刷装置によれば、インク又は希釈液と平板状電極との間に、電圧印加装置によりパルス電圧が印加されると、インクノズル又は希釈ノズルからインク又は希釈液が吐出され、被印刷物上に液滴が形成される。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、インク又は希釈液と上記液滴とを結ぶ線上で電界が大きくなる。従って、他のノズルに収容されたインク又は希釈液が吐出されると、この液体はこの液滴に導かれ、この液滴内でインク同士又はインクと希釈液の混合が的確に行われ、こうして中間色を呈した液滴が形成される。
【００２８】
上記インクジェット印刷装置は、インク及び希釈液のうち任意の液体と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００２９】
上記インクジェット印刷装置においては、希釈ノズルの外周に電極が設置されており、制御装置が希釈液の電位以上の電位を電極に付与するように電圧印加装置を制御することが好ましい。
【００３０】
この場合、制御装置により、電極に希釈液の電位以上の電位を付与するように電圧印加装置を制御すると、希釈ノズルの直下に電気力線がより集中する。このため、希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインクを被印刷物に向けて吐出する場合に、希釈液からなる液滴に的確に混合させることができる。また希釈液とインクとの混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被印刷物上で行われるため、各インクノズルでインクの濃度が変わることはない。従って、意図した中間色を呈する液滴を１ドットで形成することができ、高精細でゆがみのない印刷を実行することができる。
【００３１】
また上記インクジェット印刷装置は、前記被印刷物上の液滴を照明する照明光源と、前記照明光源で照明される液滴の色度を測定する色度測定装置とを更に備えており、前記制御装置が、前記色度測定装置で測定される液滴の色度に基づき、前記液滴の色度が所望の色度となるように前記電圧印加装置を制御して前記インク又は前記希釈液の吐出量を調整することが好ましい。
【００３２】
この場合、目的とする中間色を正確に表現することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明のインクジェット印刷装置の一実施形態の要部を示す概略図、図２はノズルヘッドの底面図である。図１に示すように、本実施形態のインクジェット印刷装置１は、ノズルヘッド２を備えており、ノズルヘッド２には平板状電極３が対向配置されている。平板状電極３の上には、被印刷物としての記録紙（被液滴形成物）４が配置されるようになっている。ノズルヘッド２は、ノズルヘッド送り機構５により図１の矢印Ａ方向に往復移動させることが可能であり、記録紙４は、記録紙送り機構６により矢印Ａ方向に直交する矢印Ｂ方向に自在に移動させることが可能である。
【００３７】
図２に示すように、ノズルヘッド２はノズルホルダ７を有し、ノズルホルダ７には希釈液（原料液）を収容する希釈ノズル８と、色の４原色に対応する４種類の原色インク（原料液）を収容する４本のインクノズル９ａ〜９ｄが挿入固定されている。希釈ノズル８及びインクノズル９ａ〜９ｄは、寸法安定性の観点からガラスで構成されている。４種類の原色インクは、Ｃ（シアン）、Ｍ(マゼンダ)、Ｙ(イエロー)、Ｋ(ブラック)であり、インクノズル９ａ〜９ｄはそれぞれ、Ｃインク，Ｍインク，Ｙインク，Ｋインクを収容している。なお、希釈ノズル８は希釈液補給タンク（図示せず）に接続され、インクノズル９ａ〜９ｄはそれぞれインク補給タンク（図示せず）に接続されている。
【００３８】
ここで、インクノズル９ａ〜９ｄ及び希釈ノズル８は互いに離れて配置されている。詳細に述べると、希釈ノズル８は、ノズルホルダ７の中央に固定され、インクノズル９ａ〜９ｄは、希釈ノズル８を中心にして円周上に等間隔に配置されている。希釈ノズル８を中央に配置するのは、記録紙４上に１ドットの液滴を形成するに際して、原色インク及び希釈液のうち希釈液を最初に吐出するためである。従って、記録紙４上に１ドットの液滴を形成するに際して他の原色インクを最初に吐出する場合には、当該原色インクが中央に配置されることになる。
【００３９】
また図１に示すように、希釈ノズル８及びインクノズル９ａ〜９ｄ内に収容されたインク及び希釈液は、パルス電圧を供給することが可能な電圧印加装置１０を介して平板状電極３と電気的に接続されている。従って、電圧印加装置１０により、インク又は希釈液と平板状電極３との間に電圧を印加することが可能となっている。
【００４０】
またノズルホルダ７には、希釈ノズル８を挟んで軸対称な位置に照明用ファイバ１１と受光用ファイバ１２が挿入固定されている（図２参照）。照明用ファイバ１１は白色光源（照明光源）１３に接続され、受光用ファイバ１２は色度測定装置１４に接続されている（図１参照）。従って、白色光源１２からの白色光を、照明用ファイバ１１を経て液滴に照明することが可能となり、液滴から受光用ファイバ１２を経て受光した光を色度測定装置１４で受光し、この光に基づき液滴の色度が測定される。
【００４１】
さらにインクジェット印刷装置１は、制御装置１５を備えており、制御装置１５によりノズルヘッド送り機構５、記録紙送り機構６、電圧印加装置１０、白色光源１３及び色度測定装置１４を制御することが可能となっている。
【００４２】
次に、前述したインクジェット印刷装置１を用いたインクジェット印刷方法について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、希釈ノズルの部分断面図であり、希釈ノズルから希釈液が吐出され、記録紙４上に液滴が形成される様子を示すものである。図４（ａ）は、各ノズルにおけるパルス電圧のタイミングチャートであり、図４（ｂ）〜（ｆ）は、中間色を呈した液滴を形成する一連の過程を示す概略図である。
【００４３】
まず電圧印加装置１０により、希釈液と平板状電極３との間にパルス電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の中段に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間、電圧ΔＥ2を印加してパルス電圧を形成する。すると、図３及び図４（ｂ）に示すように、希釈ノズル８から希釈液８ａが静電吸引力により引き出されてテイラーコーン（Taylor Cone）１６を形成した後、所定量の希釈液が吐出され、記録紙４上に希釈液からなる液滴Ｌが形成される。
【００４４】
次に、電圧印加装置１０により、インクノズル９ｃに蓄えられたＹインクと平板状電極３との間に電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の上段に示すように、時刻ｔ２〜ｔ３の間、電圧ΔＥ3を印加してパルス電圧を形成する。このとき、記録紙４上に形成した液滴の存在により、等電位線がノズル９ｃ側に向かって凸の状態となっており、インクノズル９ｃの先端と液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、図４（ｃ）に示すように、インクノズル９ｃからＹインクが静電吸引力により引き出されてテイラーコーンを形成した後、所定量のＹインクが液滴Ｌに向かって吐出される。Ｙインクは、液滴内に入ると乱流状態を引き起こし、これによりＹインクと希釈液の混合が的確に行われる。
【００４５】
このとき、図４（ｄ）に示すように、白色光源１３から照明用ファイバ１１を経て出射される白色光で液滴Ｌを照明し、液滴Ｌから発せられる光を受光用ファイバ１２を経て色度測定装置１４で受光する。そして、色度測定装置１４で測定された色度に基づいて、液滴Ｌの色度が所望の色度となるようにＹインク又は希釈液の添加量を調整する。この添加量は、具体的には、電圧印加装置１０から出力されるパルス電圧のパルス時間によって調整すればよい。
【００４６】
次に、電圧印加装置１０により、インクノズル９ａに蓄えられたＣインクと平板状電極３との間に電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の下段に示すように、時刻ｔ３〜ｔ４の間、電圧ΔＥ1を印加してパルス電圧を形成する。このとき、記録紙４上に形成した液滴Ｌの存在により、等電位線がインクノズル９ａ側に向かって凸の状態となっており、インクノズル９ａの先端と液滴Ｌとを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、図４（ｅ）に示すように、インクノズル９ａからＣインクが静電吸引力により引き出されてテイラーコーンを形成した後、所定量のＣインクが液滴Ｌに向かって吐出される。Ｃインクは、液滴Ｌ内に入ると乱流状態を引き起こし、これによりＣインクと希釈液の混合が的確に行われる。
【００４７】
そして、このとき、図４（ｆ）に示すように、白色光源１３から照明用ファイバ１１を経て出射される白色光で液滴Ｌを照明し、液滴Ｌから発せられる光を受光用ファイバ１２を経て色度測定装置１４で受光する。そして、上記と同様にして、色度測定装置１４で測定された色度に基づいて、液滴Ｌの色度が所望の色度となるようにＣインク又は希釈液の添加量を調整する。
【００４８】
以後、必要に応じて液滴ＬにＭインク、Ｋインクを打ち込み、中間色を呈した液滴Ｌを形成する。Ｍインク、Ｋインクを打ち込む方法は、Ｙインク等を打ち込む場合と同様である。なお、中間色を呈した液滴Ｌを形成する場合、薄い色から徐々に濃くしていき、最終的に目的とする色度を持つ色となるようにすることが好ましい。このようにすることで、色度測定による色の変化の判断を容易にすることができる。
【００４９】
こうして中間色を呈した液滴Ｌが記録紙４上に形成される。この中間色を呈した液滴Ｌは、原色インクの混合により形成されるが、原色インクの混合は、ノズルから吐出される前に行われるのではなく吐出された後に行われる。このため、各インクノズル９ａ〜９ｄ内に収容された原色インクの濃度はそれぞれ、常に一定に保たれる。従って、インクジェット印刷装置１を繰り返し使用しても、記録紙４上に形成された液滴Ｌに、意図した中間色を的確に付与することができる。液滴形成後、記録紙送り機構６により記録紙４を図１の矢印Ｂ方向に移動させるか、ノズルヘッド送り機構５によりノズルヘッド２を図１の矢印Ａ方向に移動させ、上記と同様にして液滴を形成し、これを繰り返せば、擬似カラーではなく真の色を用いたカラー画像を形成することができる。なお、上述したノズルヘッド送り機構５、記録紙送り機構６、電圧印加装置１０、白色光源１３、色度測定装置１４の動作はすべて制御装置１５により制御するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、液滴Ｌに、意図した中間色をより的確に付与するためには、各色のインクを液滴Ｌに打ち込むごとに液滴Ｌの混色の度合いを判定することが好ましい。
【００５１】
液滴Ｌの混色の度合いを判定するためには、具体的には、以下のようにする。すなわちまず液滴Ｌを白色光で照明し、色度測定装置１４を用いて液滴Ｌの色度を測定する。次に測定された色度を変換してＣＩＥＬＡＢ表色系の明度指数L*、およびクロマ座標a*，b*を求めればよい。
【００５２】
但し、この場合、混色に先立って、各原色インクの吸収スペクトル等のデータをもとに、目的とする中間色を実現するための各原色インクの混合比率と、その比率に対応する各原色インクのL*a*b*の値を準備しておく必要がある。
【００５３】
ここで、測定された色度に基づいて液滴の混色の度合いを判定し、目的とする中間色を実現する工程の一例について説明する。
【００５４】
図５は、目的とする中間色を実現するためのフローチャートである。図５に示すように、まず記録紙４上に希釈液からなる液滴Ｌを形成する（ステップ１）。
【００５５】
次に、目的とする中間色に対するＹインクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｙインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＹインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ２）。ここで、単位量とは、インク又は希釈液と平板状電極３との間に１パルスの電圧を印加した場合に吐出されるインク又は希釈液の量を言う。
【００５６】
次に、目的とする中間色に対するＣ，Ｙ混合インクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｃインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＣインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ３）。
【００５７】
次に、目的とする中間色に対するＣ，Ｍ，Ｙ混合インクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｍインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＭインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ４）。
【００５８】
最後に、目的とする中間色に対する厳密なL*a*b*の値を判定基準とし、Ｋインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＫインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ５）。
【００５９】
このように、液滴にインクを打ち込むごとに液滴の色度を測定し、混色の度合いを判定しながら混色を行うことで、目的の中間色を液滴Ｌに的確に付与することができる。
【００６０】
次に、本発明のインクジェット印刷装置の第２実施形態について図６を用いて説明する。図６中、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態のインクジェット印刷装置は、外周に電極２０を備えた希釈ノズル（電極付きノズル）８を有する点で、第１実施形態のインクジェット印刷装置１と相違する。
【００６２】
ここで、電極２０の構成材料は、導電性を有するものであれば特に制限されないが、かかる構成材料としては、腐食の防止という理由から、金や白金が好ましい。また電極２０は、例えば希釈ノズル８の先端に上記構成材料を蒸着することにより形成することができる。
【００６３】
本実施形態のインクジェット印刷装置においては、液滴Ｌを形成するにあたり、例えば希釈液８ａと平板状電極３との間に印加したパルス電圧と同一の電圧を電極と平板状電極３との間に印加する。
【００６４】
すると、電極２０の先端に現われた静電誘導電荷２１は、希釈液表面の静電誘導電荷１６１の電荷分布をノズル中心部で最も高くなるように偏らせるため、その電荷密度の高い部分、つまり希釈液表面の中心部と平板状電極３との間に大きな静電力が作用する。その結果、テイラーコーン１６はノズル端面の内径部分にとどまり、かつその形状はより先鋭的に変形する。これは、電気力線がノズル中心部により集中した結果である。このため、液滴Ｌが形成される位置を極めて安定なものにすることができる。言い換えるならば、記録紙４上の所望の位置に、液滴Ｌをより的確に形成することができる。
【００６５】
そして、一旦液滴Ｌを記録紙４上に形成すれば、本実施形態のインクジェット印刷装置では液滴Ｌに原色インクを的確に打ち込むことができるため、中間色を呈する液滴Ｌを所望の位置に的確に形成できることになる。またこのとき、液滴Ｌは、複数の液滴によって１つの中間色を呈するのではなく、それのみで、すなわち１ドットで中間色を呈する。このため、本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、高精細でゆがみのないカラー画像を印刷することができる。
【００６６】
また本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、テイラーコーン１６が形成されるものの、それはノズルの内径部分にとどまるため、その先端部分が鋭くなり、吐出時の液体の切れがよくなる。このため、希釈液８ａと平板状電極３との距離を小さくでき、比較的小さな電圧でも駆動することができる。その効果により、希釈液８ａと平板状電極３との間において放電の心配がなくなり、インクジェット印刷装置の信頼性を向上させることができる。またノズル先端と平板状電極３との間隔を狭めることにより、インクジェット印刷装置の小型化も可能となる。
【００６７】
さらに本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、上記のような効果に加えて、オンデマンド印刷も可能である。よって、本実施形態のインクジェット印刷装置は、偽造防止印刷技術であるマイクロ印刷装置として極めて有効である。
【００６８】
なお、上記実施形態では、液滴の形成に際して、希釈液と平板状電極３との間に印加したパルス電圧と同一の電圧を電極２０と平板状電極との間に印加するとしているが、希釈液と平板状電極３との間に印加したパルス電圧よりも大きい電圧を電極２０と平板状電極３との間に印加することが好ましい。この場合、電極２０の先端に現われた静電誘導電荷２１は、希釈液表面の静電誘導電荷１６１の電荷分布をノズル中心部で最も高くなるように偏らせるため、その電荷密度の高い部分、つまり希釈液表面の中心部と平板状電極３との間に大きな静電力が作用する。このため、液滴が形成される位置を一層安定なものにすることができ、より高精細でよりゆがみのないカラー画像を印刷することができる。
【００６９】
また上記実施形態では、希釈ノズル８についてのみ電極２０を設置しているが、インクノズル９ａ〜９ｄにも電極２０を設置することが好ましい。この場合、原色インクの吐出時に、液体の切れがよい原色インクをより少量単位で液滴Ｌに打ち込むことができる。
【００７０】
本発明は、上述した第１及び第２実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１および第２実施形態は、インクジェット印刷装置に係るものであり、原料液として原色インク又は希釈液を用いているが、本発明の混合液の液滴形成装置は、原料液として、原色インク及び希釈液に代えて、導電性液（例えば銀ペイストや水銀）を用いることもできる。この場合、各ノズルから独立して吐出される液体を被液滴形成物上で的確に混合することができる。また、この導電液の液滴形成装置は、例えば微細で平面的な電気回路（電線、抵抗、コンデンサ、リアクタンス等）を作製するための装置として機能する。なお、上記原料液としては、上記導電液に代えて、シリコン油やマシン油等の絶縁液が用いられてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の混合液の液滴形成方法及び形成装置によれば、各ノズルから独立して吐出される液体を、被液滴形成物上で的確に混合することができる。
【００７２】
また本発明のインクジェット印刷方法及び印刷装置によれば、各ノズルから独立して吐出される原色インク又は希釈液を、被印刷物上で的確に混合することができ、意図した中間色を呈する液滴を的確に形成することができる。
【００７３】
また本発明のインクジェット印刷用電極付きノズルによれば、平板状電極を備えたインクジェット印刷装置に用いる場合に、ノズルと平板状電極との間に被印刷物を配置し、ノズル内に収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間に電圧を印加し、さらに電極にインク又は希釈液以上の電位を付与すると、電極付きノズルの直下に電気力線がより集中するため、インク又は希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインク又は希釈液を被印刷物に向けて吐出する場合に、被印刷物上の液滴に的確に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット印刷装置の一実施形態の要部を示す概略断面図である。
【図２】ノズルヘッドの底面図である。
【図３】希釈ノズルの部分断面図である。
【図４】（ａ）は、パルス電圧印加のタイミングチャート、（ｂ）〜（ｆ）は中間色を呈した液滴を形成するための一連の過程を示す図である。
【図５】意図した中間色を的確に実現するための工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明のインクジェット印刷装置の他の実施形態の要部を示す概略断面図である。
【図７】従来のインクジェット印刷装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…インクジェット印刷装置、２…ノズルヘッド、３…平板状電極、４…記録紙（被印刷物、被液滴形成物）、Ｌ…液滴、８…希釈ノズル、９ａ〜９ｄ…インクノズル、１０…電圧印加装置、１３…照明光源、１４…色度測定装置、１５…制御装置、２０…電極、２１…電極２０先端の静電誘導電荷、１６１…希釈液表面上の静電誘導電荷。
【発明の属する技術分野】
本発明は、混合液の液滴形成方法及び液滴形成装置、並びにインクジェット印刷方法及び装置、並びにインクジェット印刷用電極付きノズルに関する。
【０００２】
【従来技術】
インクジェット印刷装置は一般に、色の３原色に対応する３種類の原色インク（Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー））又は色の４原色に対応する４種類の原色インク（上記Ｃ，Ｍ，ＹにＫ（クロ）を加えたもの）を被印刷物上に打ち込むことによりカラー画像を形成するものであり、中間色についてはドット密度の変化で表現している。
【０００３】
ところが、中間色をドット密度の変化で表現すると、微妙な中間色を表現しきれなかったり、ザラツキ感が生じる。
【０００４】
このような問題の解決を図ったインクジェット印刷装置として、例えば特開平８−２０７３１８号公報に開示されるものがある。図７は、同公報に記載のインクジェット印刷装置を示す概略断面図である。図７に示すように、このインクジェット印刷装置１００は、電源１０８によりリング状電極１０１と電極板１０２との間に電圧を印加し、静電吸引力を利用して液体送給パイプ１０３から濃縮インク１０４を吐出させ、電極板１０２上の被印刷物１０５にインクからなる液滴を形成するものである。インク濃度を調整する場合には、濃縮インク１０４を液体送給パイプ１０３から引き出すと同時に液体送給パイプ１０６から透明溶媒１０７を引き出し濃縮インクを透明溶媒で希釈し、この希釈した液滴を吐出させて被印刷物１０５上にインク濃度の調整された液滴を形成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２０７３１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の公報に記載のインクジェット印刷装置１００は、以下に示す課題を有していた。
【０００７】
すなわち上記インクジェット印刷装置１００においては、インク吐出後に引きちぎられて液体送給パイプ１０３側に残った液体は、濃縮インクと透明溶媒の混合液であり、それが液体送給パイプ１０３中に残留する。このため、その後、この残留した液体と、他の色のインクとを混色させる場合に、意図しない色が被印刷物上に印刷されることとなる。従って、上記のようにしてインク濃度を調整する方法では、的確な中間色を実現することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、各ノズルから独立して吐出される液体を被液滴形成物上で的確に混合することができる混合液の液滴形成方法及び液滴形成装置、並びにインクジェット印刷方法及び装置、並びにインクジェット印刷用電極付きノズル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】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のノズルのうちの１つに収容された原料液と前記ノズルに対向して配置された平板状電極との間に先にパルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記ノズルの先端と前記平板状電極との間に配置される被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成する第１工程と、前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に前記原料液を混合させて混合液の液滴を形成する第２工程とを含むことを特徴とする混合液の液滴形成方法である。
【００１０】
この発明によれば、まず複数のノズルのうちの１つに収容される原料液と平板状電極との間に先にパルス電圧を印加し、そのノズルの先端から前記原料液を吐出させ、被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成する。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容される原料液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、その原料液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、他のノズルに収容される原料液が吐出されると、原料液はこの液滴に導かれ、この液滴内で原料液同士の混合が的確に行われる。
【００１１】
上記第１工程において、前記複数のノズルのうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極を設置し、その電極に、前記ノズル内の原料液の電位以上の電位を付与することが好ましい。
【００１２】
この場合、電極を設置したノズルの直下に電気力線がより集中するため、原料液を被液滴形成物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後に原料液を被液滴形成物に向けて吐出する場合に、その原料液を被液滴形成物上の液滴に的確に混合させることができる。また原料液同士の混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被液滴形成物上で行われる。このため、各ノズルで原料液の品質が変わることはない。従って、被液滴形成物上に繰り返し液滴を形成しても、意図した品質の液滴を１ドットで形成することができる。
【００１３】
また本発明は、複数の原料液を収容し且つ複数の原料液をそれぞれ独立に吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルの先端に対向して、被液滴形成物を介在させた状態で配置される平板状電極と、前記複数のノズルに収容される原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置とを備え、前記複数のノズルのうちの１つに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に先に前記パルス電圧を印加して前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させて前記被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成したのち、前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を変えずに、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に該原料液を混合させて混合液の液滴を形成することを特徴とする混合液の液滴形成装置である。
【００１４】
この液滴形成装置によれば、複数のノズルのうちの１つに収容される原料液と平板状電極との間に、電圧印加装置によりパルス電圧が印加されると、ノズルから原料液が吐出され、被液滴形成物上に液滴が形成される。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容される原料液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、その原料液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。従って、他のノズルに収容される原料液が吐出されると、この原料液はこの液滴に導かれ、この液滴内で原料液同士の混合が的確に行われる。
【００１５】
上記液滴形成装置は、複数の原料液のうち任意の原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００１６】
また上記液滴形成装置においては、前記複数のノズルうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極が設置されており、前記制御装置が、前記電極に前記原料液の電位以上の電位を付与するように前記電圧印加装置を制御することが好ましい。
【００１７】
この場合、制御装置により、電極に原料液の電位以上の電位を付与するように電圧印加装置を制御すると、ノズルの直下に電気力線がより集中する。このため、原料液を被液滴形成物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後に原料液を被液滴形成物に向けて吐出する場合に、原料液からなる液滴に的確に混合させることができる。また原料液同士の混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被液滴形成物上で行われるため、各ノズルで原料液の品質が変わることはない。従って、意図した品質の液滴を１ドットで形成することができる。
【００１８】
また本発明に係るインクジェット印刷方法は、複数のインクを用いて、平板状電極上に配置された被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷方法において、前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズル及び前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルを用い、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成する第１工程と、前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させ、前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成する第２工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、まずインクノズル又は希釈ノズルのうちの１つに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間でパルス電圧を印加し、インクノズル又は希釈ノズルの先端からインク又は希釈液を吐出させ、被印刷物上に前記原色インク又は希釈液からなる液滴を形成する。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、次いで他のノズルに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、そのインク又は希釈液と上記液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、他のノズルに収容されるインク又は希釈液が吐出されると、この液体はこの液滴に導かれ、この液滴内でインク同士又はインクと希釈液の混合が的確に行われ、こうして中間色を呈した液滴が形成される。
【００２０】
上記第１工程においては、希釈ノズルから希釈液を吐出させて被印刷物上に希釈液からなる液滴を形成することが好ましい。
【００２１】
この場合、第２工程以降で液滴にインクを混合する時に、混色の進行による液滴の色変化を容易に判定することができる。
【００２２】
また上記第２工程の後に、前記液滴の色度を測定し、測定された色度に基づいて、液滴の色度が所望の色度になるように前記インク又は前記希釈液の吐出量を制御する工程を更に含むことが好ましい。
【００２３】
この場合、目的とする中間色を正確に表現することが可能となる。
【００２４】
上記インクジェット印刷方法は、希釈ノズルの外周に電極を設置し、その電極に、希釈ノズル内の希釈液の電位以上の電位を付与することが好ましい。
【００２５】
この場合、希釈ノズルの直下に電気力線がより集中するため、希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインクを被印刷物に向けて吐出する場合に、希釈液からなる液滴に的確に混合させることができる。また希釈液とインクとの混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被印刷物上で行われる。このため、各インクノズルでインクの品質が変わることはない。従って、液滴を繰り返し形成しても、意図した中間色を呈する液滴を１ドットで形成することができ、高精細でゆがみのない印刷を実行することができる。
【００２６】
また本発明のインクジェット印刷装置は、複数のインクを用いて被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷装置において、前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズルと、前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルと、前記インクノズル及び前記希釈ノズルの先端に対向して、前記被印刷物を介在させた状態で配置される平板状電極と、前記インク及び前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置とを備え、前記複数のインクノズル及び前記希釈ノズルが互いに離れて配置されており、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成したのち、前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を変えずに、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成することを特徴とする。
【００２７】
このインクジェット印刷装置によれば、インク又は希釈液と平板状電極との間に、電圧印加装置によりパルス電圧が印加されると、インクノズル又は希釈ノズルからインク又は希釈液が吐出され、被印刷物上に液滴が形成される。このとき、液滴の存在により、等電位線がノズル側に向かって凸の状態となる。このため、他のノズルに収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間にパルス電圧を印加すると、インク又は希釈液と上記液滴とを結ぶ線上で電界が大きくなる。従って、他のノズルに収容されたインク又は希釈液が吐出されると、この液体はこの液滴に導かれ、この液滴内でインク同士又はインクと希釈液の混合が的確に行われ、こうして中間色を呈した液滴が形成される。
【００２８】
上記インクジェット印刷装置は、インク及び希釈液のうち任意の液体と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００２９】
上記インクジェット印刷装置においては、希釈ノズルの外周に電極が設置されており、制御装置が希釈液の電位以上の電位を電極に付与するように電圧印加装置を制御することが好ましい。
【００３０】
この場合、制御装置により、電極に希釈液の電位以上の電位を付与するように電圧印加装置を制御すると、希釈ノズルの直下に電気力線がより集中する。このため、希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインクを被印刷物に向けて吐出する場合に、希釈液からなる液滴に的確に混合させることができる。また希釈液とインクとの混合がノズルから吐出される前ではなく吐出後被印刷物上で行われるため、各インクノズルでインクの濃度が変わることはない。従って、意図した中間色を呈する液滴を１ドットで形成することができ、高精細でゆがみのない印刷を実行することができる。
【００３１】
また上記インクジェット印刷装置は、前記被印刷物上の液滴を照明する照明光源と、前記照明光源で照明される液滴の色度を測定する色度測定装置とを更に備えており、前記制御装置が、前記色度測定装置で測定される液滴の色度に基づき、前記液滴の色度が所望の色度となるように前記電圧印加装置を制御して前記インク又は前記希釈液の吐出量を調整することが好ましい。
【００３２】
この場合、目的とする中間色を正確に表現することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明のインクジェット印刷装置の一実施形態の要部を示す概略図、図２はノズルヘッドの底面図である。図１に示すように、本実施形態のインクジェット印刷装置１は、ノズルヘッド２を備えており、ノズルヘッド２には平板状電極３が対向配置されている。平板状電極３の上には、被印刷物としての記録紙（被液滴形成物）４が配置されるようになっている。ノズルヘッド２は、ノズルヘッド送り機構５により図１の矢印Ａ方向に往復移動させることが可能であり、記録紙４は、記録紙送り機構６により矢印Ａ方向に直交する矢印Ｂ方向に自在に移動させることが可能である。
【００３７】
図２に示すように、ノズルヘッド２はノズルホルダ７を有し、ノズルホルダ７には希釈液（原料液）を収容する希釈ノズル８と、色の４原色に対応する４種類の原色インク（原料液）を収容する４本のインクノズル９ａ〜９ｄが挿入固定されている。希釈ノズル８及びインクノズル９ａ〜９ｄは、寸法安定性の観点からガラスで構成されている。４種類の原色インクは、Ｃ（シアン）、Ｍ(マゼンダ)、Ｙ(イエロー)、Ｋ(ブラック)であり、インクノズル９ａ〜９ｄはそれぞれ、Ｃインク，Ｍインク，Ｙインク，Ｋインクを収容している。なお、希釈ノズル８は希釈液補給タンク（図示せず）に接続され、インクノズル９ａ〜９ｄはそれぞれインク補給タンク（図示せず）に接続されている。
【００３８】
ここで、インクノズル９ａ〜９ｄ及び希釈ノズル８は互いに離れて配置されている。詳細に述べると、希釈ノズル８は、ノズルホルダ７の中央に固定され、インクノズル９ａ〜９ｄは、希釈ノズル８を中心にして円周上に等間隔に配置されている。希釈ノズル８を中央に配置するのは、記録紙４上に１ドットの液滴を形成するに際して、原色インク及び希釈液のうち希釈液を最初に吐出するためである。従って、記録紙４上に１ドットの液滴を形成するに際して他の原色インクを最初に吐出する場合には、当該原色インクが中央に配置されることになる。
【００３９】
また図１に示すように、希釈ノズル８及びインクノズル９ａ〜９ｄ内に収容されたインク及び希釈液は、パルス電圧を供給することが可能な電圧印加装置１０を介して平板状電極３と電気的に接続されている。従って、電圧印加装置１０により、インク又は希釈液と平板状電極３との間に電圧を印加することが可能となっている。
【００４０】
またノズルホルダ７には、希釈ノズル８を挟んで軸対称な位置に照明用ファイバ１１と受光用ファイバ１２が挿入固定されている（図２参照）。照明用ファイバ１１は白色光源（照明光源）１３に接続され、受光用ファイバ１２は色度測定装置１４に接続されている（図１参照）。従って、白色光源１２からの白色光を、照明用ファイバ１１を経て液滴に照明することが可能となり、液滴から受光用ファイバ１２を経て受光した光を色度測定装置１４で受光し、この光に基づき液滴の色度が測定される。
【００４１】
さらにインクジェット印刷装置１は、制御装置１５を備えており、制御装置１５によりノズルヘッド送り機構５、記録紙送り機構６、電圧印加装置１０、白色光源１３及び色度測定装置１４を制御することが可能となっている。
【００４２】
次に、前述したインクジェット印刷装置１を用いたインクジェット印刷方法について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、希釈ノズルの部分断面図であり、希釈ノズルから希釈液が吐出され、記録紙４上に液滴が形成される様子を示すものである。図４（ａ）は、各ノズルにおけるパルス電圧のタイミングチャートであり、図４（ｂ）〜（ｆ）は、中間色を呈した液滴を形成する一連の過程を示す概略図である。
【００４３】
まず電圧印加装置１０により、希釈液と平板状電極３との間にパルス電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の中段に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間、電圧ΔＥ2を印加してパルス電圧を形成する。すると、図３及び図４（ｂ）に示すように、希釈ノズル８から希釈液８ａが静電吸引力により引き出されてテイラーコーン（Taylor Cone）１６を形成した後、所定量の希釈液が吐出され、記録紙４上に希釈液からなる液滴Ｌが形成される。
【００４４】
次に、電圧印加装置１０により、インクノズル９ｃに蓄えられたＹインクと平板状電極３との間に電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の上段に示すように、時刻ｔ２〜ｔ３の間、電圧ΔＥ3を印加してパルス電圧を形成する。このとき、記録紙４上に形成した液滴の存在により、等電位線がノズル９ｃ側に向かって凸の状態となっており、インクノズル９ｃの先端と液滴とを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、図４（ｃ）に示すように、インクノズル９ｃからＹインクが静電吸引力により引き出されてテイラーコーンを形成した後、所定量のＹインクが液滴Ｌに向かって吐出される。Ｙインクは、液滴内に入ると乱流状態を引き起こし、これによりＹインクと希釈液の混合が的確に行われる。
【００４５】
このとき、図４（ｄ）に示すように、白色光源１３から照明用ファイバ１１を経て出射される白色光で液滴Ｌを照明し、液滴Ｌから発せられる光を受光用ファイバ１２を経て色度測定装置１４で受光する。そして、色度測定装置１４で測定された色度に基づいて、液滴Ｌの色度が所望の色度となるようにＹインク又は希釈液の添加量を調整する。この添加量は、具体的には、電圧印加装置１０から出力されるパルス電圧のパルス時間によって調整すればよい。
【００４６】
次に、電圧印加装置１０により、インクノズル９ａに蓄えられたＣインクと平板状電極３との間に電圧を印加する。このとき、図４（ａ）の下段に示すように、時刻ｔ３〜ｔ４の間、電圧ΔＥ1を印加してパルス電圧を形成する。このとき、記録紙４上に形成した液滴Ｌの存在により、等電位線がインクノズル９ａ側に向かって凸の状態となっており、インクノズル９ａの先端と液滴Ｌとを結ぶ線上で電界がより大きくなる。このため、図４（ｅ）に示すように、インクノズル９ａからＣインクが静電吸引力により引き出されてテイラーコーンを形成した後、所定量のＣインクが液滴Ｌに向かって吐出される。Ｃインクは、液滴Ｌ内に入ると乱流状態を引き起こし、これによりＣインクと希釈液の混合が的確に行われる。
【００４７】
そして、このとき、図４（ｆ）に示すように、白色光源１３から照明用ファイバ１１を経て出射される白色光で液滴Ｌを照明し、液滴Ｌから発せられる光を受光用ファイバ１２を経て色度測定装置１４で受光する。そして、上記と同様にして、色度測定装置１４で測定された色度に基づいて、液滴Ｌの色度が所望の色度となるようにＣインク又は希釈液の添加量を調整する。
【００４８】
以後、必要に応じて液滴ＬにＭインク、Ｋインクを打ち込み、中間色を呈した液滴Ｌを形成する。Ｍインク、Ｋインクを打ち込む方法は、Ｙインク等を打ち込む場合と同様である。なお、中間色を呈した液滴Ｌを形成する場合、薄い色から徐々に濃くしていき、最終的に目的とする色度を持つ色となるようにすることが好ましい。このようにすることで、色度測定による色の変化の判断を容易にすることができる。
【００４９】
こうして中間色を呈した液滴Ｌが記録紙４上に形成される。この中間色を呈した液滴Ｌは、原色インクの混合により形成されるが、原色インクの混合は、ノズルから吐出される前に行われるのではなく吐出された後に行われる。このため、各インクノズル９ａ〜９ｄ内に収容された原色インクの濃度はそれぞれ、常に一定に保たれる。従って、インクジェット印刷装置１を繰り返し使用しても、記録紙４上に形成された液滴Ｌに、意図した中間色を的確に付与することができる。液滴形成後、記録紙送り機構６により記録紙４を図１の矢印Ｂ方向に移動させるか、ノズルヘッド送り機構５によりノズルヘッド２を図１の矢印Ａ方向に移動させ、上記と同様にして液滴を形成し、これを繰り返せば、擬似カラーではなく真の色を用いたカラー画像を形成することができる。なお、上述したノズルヘッド送り機構５、記録紙送り機構６、電圧印加装置１０、白色光源１３、色度測定装置１４の動作はすべて制御装置１５により制御するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、液滴Ｌに、意図した中間色をより的確に付与するためには、各色のインクを液滴Ｌに打ち込むごとに液滴Ｌの混色の度合いを判定することが好ましい。
【００５１】
液滴Ｌの混色の度合いを判定するためには、具体的には、以下のようにする。すなわちまず液滴Ｌを白色光で照明し、色度測定装置１４を用いて液滴Ｌの色度を測定する。次に測定された色度を変換してＣＩＥＬＡＢ表色系の明度指数L*、およびクロマ座標a*，b*を求めればよい。
【００５２】
但し、この場合、混色に先立って、各原色インクの吸収スペクトル等のデータをもとに、目的とする中間色を実現するための各原色インクの混合比率と、その比率に対応する各原色インクのL*a*b*の値を準備しておく必要がある。
【００５３】
ここで、測定された色度に基づいて液滴の混色の度合いを判定し、目的とする中間色を実現する工程の一例について説明する。
【００５４】
図５は、目的とする中間色を実現するためのフローチャートである。図５に示すように、まず記録紙４上に希釈液からなる液滴Ｌを形成する（ステップ１）。
【００５５】
次に、目的とする中間色に対するＹインクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｙインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＹインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ２）。ここで、単位量とは、インク又は希釈液と平板状電極３との間に１パルスの電圧を印加した場合に吐出されるインク又は希釈液の量を言う。
【００５６】
次に、目的とする中間色に対するＣ，Ｙ混合インクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｃインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＣインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ３）。
【００５７】
次に、目的とする中間色に対するＣ，Ｍ，Ｙ混合インクのL*a*b*の値を判定基準とし、Ｍインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＭインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ４）。
【００５８】
最後に、目的とする中間色に対する厳密なL*a*b*の値を判定基準とし、Ｋインクの混色の度合いが多いか少ないかを判定する。少なければＫインクを単位量追加し、多ければ希釈液を単位量追加する（ステップ５）。
【００５９】
このように、液滴にインクを打ち込むごとに液滴の色度を測定し、混色の度合いを判定しながら混色を行うことで、目的の中間色を液滴Ｌに的確に付与することができる。
【００６０】
次に、本発明のインクジェット印刷装置の第２実施形態について図６を用いて説明する。図６中、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態のインクジェット印刷装置は、外周に電極２０を備えた希釈ノズル（電極付きノズル）８を有する点で、第１実施形態のインクジェット印刷装置１と相違する。
【００６２】
ここで、電極２０の構成材料は、導電性を有するものであれば特に制限されないが、かかる構成材料としては、腐食の防止という理由から、金や白金が好ましい。また電極２０は、例えば希釈ノズル８の先端に上記構成材料を蒸着することにより形成することができる。
【００６３】
本実施形態のインクジェット印刷装置においては、液滴Ｌを形成するにあたり、例えば希釈液８ａと平板状電極３との間に印加したパルス電圧と同一の電圧を電極と平板状電極３との間に印加する。
【００６４】
すると、電極２０の先端に現われた静電誘導電荷２１は、希釈液表面の静電誘導電荷１６１の電荷分布をノズル中心部で最も高くなるように偏らせるため、その電荷密度の高い部分、つまり希釈液表面の中心部と平板状電極３との間に大きな静電力が作用する。その結果、テイラーコーン１６はノズル端面の内径部分にとどまり、かつその形状はより先鋭的に変形する。これは、電気力線がノズル中心部により集中した結果である。このため、液滴Ｌが形成される位置を極めて安定なものにすることができる。言い換えるならば、記録紙４上の所望の位置に、液滴Ｌをより的確に形成することができる。
【００６５】
そして、一旦液滴Ｌを記録紙４上に形成すれば、本実施形態のインクジェット印刷装置では液滴Ｌに原色インクを的確に打ち込むことができるため、中間色を呈する液滴Ｌを所望の位置に的確に形成できることになる。またこのとき、液滴Ｌは、複数の液滴によって１つの中間色を呈するのではなく、それのみで、すなわち１ドットで中間色を呈する。このため、本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、高精細でゆがみのないカラー画像を印刷することができる。
【００６６】
また本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、テイラーコーン１６が形成されるものの、それはノズルの内径部分にとどまるため、その先端部分が鋭くなり、吐出時の液体の切れがよくなる。このため、希釈液８ａと平板状電極３との距離を小さくでき、比較的小さな電圧でも駆動することができる。その効果により、希釈液８ａと平板状電極３との間において放電の心配がなくなり、インクジェット印刷装置の信頼性を向上させることができる。またノズル先端と平板状電極３との間隔を狭めることにより、インクジェット印刷装置の小型化も可能となる。
【００６７】
さらに本実施形態のインクジェット印刷装置によれば、上記のような効果に加えて、オンデマンド印刷も可能である。よって、本実施形態のインクジェット印刷装置は、偽造防止印刷技術であるマイクロ印刷装置として極めて有効である。
【００６８】
なお、上記実施形態では、液滴の形成に際して、希釈液と平板状電極３との間に印加したパルス電圧と同一の電圧を電極２０と平板状電極との間に印加するとしているが、希釈液と平板状電極３との間に印加したパルス電圧よりも大きい電圧を電極２０と平板状電極３との間に印加することが好ましい。この場合、電極２０の先端に現われた静電誘導電荷２１は、希釈液表面の静電誘導電荷１６１の電荷分布をノズル中心部で最も高くなるように偏らせるため、その電荷密度の高い部分、つまり希釈液表面の中心部と平板状電極３との間に大きな静電力が作用する。このため、液滴が形成される位置を一層安定なものにすることができ、より高精細でよりゆがみのないカラー画像を印刷することができる。
【００６９】
また上記実施形態では、希釈ノズル８についてのみ電極２０を設置しているが、インクノズル９ａ〜９ｄにも電極２０を設置することが好ましい。この場合、原色インクの吐出時に、液体の切れがよい原色インクをより少量単位で液滴Ｌに打ち込むことができる。
【００７０】
本発明は、上述した第１及び第２実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１および第２実施形態は、インクジェット印刷装置に係るものであり、原料液として原色インク又は希釈液を用いているが、本発明の混合液の液滴形成装置は、原料液として、原色インク及び希釈液に代えて、導電性液（例えば銀ペイストや水銀）を用いることもできる。この場合、各ノズルから独立して吐出される液体を被液滴形成物上で的確に混合することができる。また、この導電液の液滴形成装置は、例えば微細で平面的な電気回路（電線、抵抗、コンデンサ、リアクタンス等）を作製するための装置として機能する。なお、上記原料液としては、上記導電液に代えて、シリコン油やマシン油等の絶縁液が用いられてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の混合液の液滴形成方法及び形成装置によれば、各ノズルから独立して吐出される液体を、被液滴形成物上で的確に混合することができる。
【００７２】
また本発明のインクジェット印刷方法及び印刷装置によれば、各ノズルから独立して吐出される原色インク又は希釈液を、被印刷物上で的確に混合することができ、意図した中間色を呈する液滴を的確に形成することができる。
【００７３】
また本発明のインクジェット印刷用電極付きノズルによれば、平板状電極を備えたインクジェット印刷装置に用いる場合に、ノズルと平板状電極との間に被印刷物を配置し、ノズル内に収容されるインク又は希釈液と平板状電極との間に電圧を印加し、さらに電極にインク又は希釈液以上の電位を付与すると、電極付きノズルの直下に電気力線がより集中するため、インク又は希釈液を被印刷物上の所望の位置に的確に配置することが可能となる。このため、その後にインク又は希釈液を被印刷物に向けて吐出する場合に、被印刷物上の液滴に的確に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット印刷装置の一実施形態の要部を示す概略断面図である。
【図２】ノズルヘッドの底面図である。
【図３】希釈ノズルの部分断面図である。
【図４】（ａ）は、パルス電圧印加のタイミングチャート、（ｂ）〜（ｆ）は中間色を呈した液滴を形成するための一連の過程を示す図である。
【図５】意図した中間色を的確に実現するための工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明のインクジェット印刷装置の他の実施形態の要部を示す概略断面図である。
【図７】従来のインクジェット印刷装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…インクジェット印刷装置、２…ノズルヘッド、３…平板状電極、４…記録紙（被印刷物、被液滴形成物）、Ｌ…液滴、８…希釈ノズル、９ａ〜９ｄ…インクノズル、１０…電圧印加装置、１３…照明光源、１４…色度測定装置、１５…制御装置、２０…電極、２１…電極２０先端の静電誘導電荷、１６１…希釈液表面上の静電誘導電荷。
Claims (13)
- 複数のノズルのうちの１つに収容された原料液と、前記ノズルに対向して配置された平板状電極との間に先にパルス電圧を印加し、前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記ノズルの先端と前記平板状電極との間に配置される被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成する第１工程と、
前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に前記原料液を混合させて混合液の液滴を形成する第２工程と、
を含むことを特徴とする混合液の液滴形成方法。 - 前記第１工程において、前記複数のノズルのうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極を設置し、その電極に、前記ノズル内の原料液の電位以上の電位を付与することを特徴とする請求項１に記載の混合液の液滴形成方法。
- 複数の原料液を収容し且つ複数の原料液をそれぞれ独立に吐出する複数のノズルと、
前記複数のノズルの先端に対向して、被液滴形成物を介在させた状態で配置される平板状電極と、
前記複数のノズルに収容される原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置と、
を備え、
前記複数のノズルのうちの１つに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に先に前記パルス電圧を印加して前記ノズルの先端から前記原料液を吐出させて前記被液滴形成物上に前記原料液からなる液滴を形成したのち、前記被液滴形成物と前記複数のノズルとの相対位置関係を変えずに、前記複数のノズルのうちの他のノズルに収容された前記原料液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加して前記他のノズルの先端から前記原料液を吐出させ、前記液滴に該原料液を混合させて混合液の液滴を形成することを特徴とする混合液の液滴形成装置。 - 前記複数の原料液のうち任意の原料液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように前記電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の混合液の液滴形成装置。
- 前記複数のノズルうち、少なくとも１つのノズルの外周に電極が設置されており、前記制御装置が、前記電極に前記原料液の電位以上の電位を付与するように前記電圧印加装置を制御することを特徴とする請求項４に記載の混合液の液滴形成装置。
- 複数のインクを用いて、平板状電極上に配置された被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷方法において、
前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズル及び前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルを用い、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成する第１工程と、
前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を前記第１工程から固定した状態で、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させ、前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成する第２工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット印刷方法。 - 前記第１工程において、前記希釈ノズルから前記希釈液を吐出させて被印刷物上に希釈液からなる液滴を形成することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記第２工程の後に、前記液滴の色度を測定し、測定された色度に基づいて、前記液滴の色度が所望の色度となるように前記インク又は前記希釈液の吐出量を制御する工程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のインクジェット印刷方法。
- 前記第１工程において、前記希釈ノズルの外周に電極を設置し、その電極に、前記希釈ノズル内の希釈液の電位以上の電位を付与することを特徴とする請求項７又は８に記載のインクジェット印刷方法。
- 複数のインクを用いて被印刷物上にカラー画像を印刷するインクジェット印刷装置において、
前記複数のインクをそれぞれ収容する複数のインクノズルと、
前記インクを希釈することが可能な希釈液を収容する希釈ノズルと、
前記インクノズル及び前記希釈ノズルの先端に対向して、前記被印刷物を介在させた状態で配置される平板状電極と、
前記インク及び前記希釈液と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加する電圧印加装置とを備え、
前記複数のインクノズル及び前記希釈ノズルが互いに離れて配置されており、
前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記被印刷物上に液滴を形成したのち、前記被印刷物と前記インクノズル及び前記希釈ノズルとの相対位置関係を変えずに、前記インク又は前記希釈液と前記平板状電極との間に前記パルス電圧を印加し、静電吸引力により前記インクノズル又は前記希釈ノズルから前記インク又は前記希釈液を吐出させて前記液滴内で前記インク又は前記希釈液を混合させ、中間色を呈した液滴を形成することを特徴とするインクジェット印刷装置。 - 前記インク及び前記希釈液のうち任意の液体と前記平板状電極との間にパルス電圧を印加するように前記電圧印加装置を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記希釈ノズルの外周に電極が設置されており、前記制御装置が、前記電極に前記希釈液の電位以上の電位を付与するように前記電圧印加装置を制御することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記被印刷物上に形成される液滴を照明する照明光源と、
前記照明光源で照明される液滴の色度を測定する色度測定装置とを更に備えており、
前記制御装置が、前記色度測定装置で測定される液滴の色度に基づき、前記液滴の色度が所望の色度となるように前記電圧印加装置を制御して前記インク又は前記希釈液の吐出量を調整することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のインクジェット印刷装置。
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