JPH08187879A - インクジェットプリント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 普通紙に対しても階調性に富んだ画像をマル
チドロップレット印字方式によって形成し得るインクジ
ェットプリント方法を提供する。 【構成】 プリント媒体３５の一つの画素を形成する領
域に複数のインク滴３４を打ち込んで階調表現を行うイ
ンクジェットプリント方法において、後に打ち込まれる
インク滴３４の体積を先に打ち込まれるインク滴３４の
体積以上に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数個のドットを用い
て階調表現を行うインクジェットプリント方法に関し、
特にカラープリントに応用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリント方法は、インク
滴をインク吐出ノズルから紙などのプリント媒体に向け
て投射させ、このプリント媒体にインク滴を付着させる
ことにより、所望の画像情報などをプリントするように
したものである。

【０００３】かかるインクジェットプリント方法の一例
として、特公昭６１−５９９１１号公報や特公昭６１−
５９９１２号公報、あるいは特公昭６１−５９９１４号
公報に開示されたものは、インク吐出ノズルからインク
を吐出させるための吐出エネルギ供給手段として電気熱
変換体を用い、熱エネルギをインクに与えてインク吐出
ノズル内に気泡を発生させて成長させることにより、こ
の気泡の膨張圧力を利用してインク滴をインク吐出ノズ
ルから吐出させるようにしている。このようなインクの
吐出形式を採用した場合、インクジェットプリントヘッ
ド（以下、単にプリントヘッドと略称する）の高密度マ
ルチオリフィス化を容易に実現することができ、高解像
度かつ高品質の画像情報を高速でプリント媒体にプリン
トすることが可能となる。

【０００４】また、近年においては、更なる高画質化の
一端として画像の高階調化が望まれている。画像の階調
性を高める手段の一つとして、プリント媒体のほぼ同一
箇所に複数のインク滴を短時間で打ち込んで一つの画素
を形成し、この打ち込むインク滴の数を変えることによ
って、画像に階調性を持たせた、いわゆるマルチドロッ
プレット印字方式が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、一つの画素に
複数のインク滴を打ち込む場合、これらのインク滴の体
積をすべて等しく設定したとしても、塗工紙や非塗工紙
のようなプリント媒体表面でのドット径は、同一画素に
おいて打ち込まれるインク滴の数が多いほど大きくなる
傾向を有する。

【０００６】つまり、単純にプリント媒体上のドットを
構成する染料あるいは顔料などの色材の密度がインク滴
の数に応じて正比例関係で増えたとしても、実際に観測
される画像反射濃度は、必ずしも直線的に増加するわけ
ではなく、一つの画素に打ち込まれるインク滴の数が多
くなるほど、画像反射濃度の上昇割合が鈍くなって行
き、階調に応じた濃度とならない。

【０００７】例えば、横軸に同一画素に打ち込まれるイ
ンク滴の数を横軸にとり、画像反射濃度の値を縦軸にと
ったグラフを描いた場合、これが直線状とはならず、イ
ンク滴の数が多いほど傾斜が緩やかとなった曲線とな
り、γ特性としては良好なものとはならない。

【０００８】このような現象は、オフィスや家庭で使用
されている電子写真用紙やレポート用紙、あるいはノー
トや便箋、ボンド紙、連続伝票用紙等の非塗工紙、すな
わち普通紙に対する定着性を良好にするため、界面活性
剤を使用して表面張力を下げたインクを使用した場合
に、特に顕著に現れる。

【０００９】しかも、表面張力の低いインクを使用した
場合、普通紙はインクジェットプリント用に特別に調整
された塗工紙よりもインクの浸透性が良いことから、イ
ンク滴の数が少ない画素でのドット径の不必要な広がり
により、ドット形状が目立ちやすくなり、いわゆる粒状
感が出やすく、滑らかでなく、がさついた画像になりや
すいという欠点もある。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、普通紙に対しても階調
性に富んだ画像をマルチドロップレット印字方式によっ
て形成し得るインクジェットプリント方法を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ットプリント方法は、プリント媒体の一つの画素を形成
する領域に複数のインク滴を打ち込んで階調表現を行う
インクジェットプリント方法において、後に打ち込まれ
る前記インク滴の体積を先に打ち込まれる前記インク滴
の体積以上に設定したことを特徴とするものである。

【００１２】ここで、インク滴の最大数を１１以上に設
定した場合には、プリント媒体に対するインクの吸収容
量の制約から、必然的に一滴あたりのインクの体積を小
さくせざるを得ないので、このインク体積を変えなくて
もある程度のγ特性を確保することができる可能性があ
るため、一つの画素を形成する領域に打ち込まれるイン
ク滴の最大数は、１０以下であることが好適であり、特
に２以上かつ７以下が好ましい。そして、前記プリント
媒体が非塗工紙の場合にも有効である。

【００１３】本発明において、後に打ち込まれるインク
滴の体積を先に打ち込まれるインク滴の体積以上に設定
する具体的な方法として、以下に説明するような考え方
があるが、これは一例に過ぎないことを断っておく。

【００１４】まず、１画素に打ち込まれるインク滴の総
量を決定する必要があるが、これは使用するプリント媒
体の種類やそのインク吸収容量に依存するが、プリント
媒体の表面上１mm² 当たりのインク体積で表すと、一般
的には５〜４０ナノリットル程度が好ましい範囲とな
る。また、使用するプリントヘッドのプリント密度（ド
ット密度）が決定されれば、上述した一つの画素に対す
るインクの打ち込み総量から、インク一滴当たりの平均
体積を求めることができ、このインク一滴当たりの平均
体積に基づき、個々のインク滴の体積を決定して行くこ
とが望ましい。

【００１５】例えば、４００dpi のインクジェットプリ
ンタにおいて、一つの画素に対してインク滴の打ち込み
数を最大で７つに設定し、最大で４２ピコリットルのイ
ンクを打ち込むように設定した８階調のインクジェット
プリントを行う場合、前半に打ち込まれるインク滴の体
積を平均体積、すなわち６ピコリットルよりも少なく設
定し、最後あるいはその前に打ち込まれるインク滴の体
積を平均体積よりも多く設定することが好ましい。具体
的には、最初に打ち込まれるインク滴の体積から順に、
４ピコリットル, ４ピコリットル, ４ピコリットル, ５
ピコリットル,５ピコリットル, ９ピコリットル, ９ピ
コリットルのように設定することにより、良好なγ特性
が得られやすくなる。この場合、先に打ち込まれるイン
ク滴の体積よりも、後に打ち込まれるインク滴の体積が
常に多くなるように設定することにより、さらに良好な
γ特性を得ることが可能となる場合が多い。

【００１６】そして、上述した方法によって仮決めされ
た個々のインク滴の体積に基づき、プリント媒体に対し
て実際にインクジェットプリントを行い、さらに最適な
画像が得られるように個々のインク滴の体積を実験的に
決定して行くことが最も好ましい。

【００１７】また、インク吐出ノズルから吐出するイン
ク滴の体積を制御する方法としては、インクを吐出させ
る際のプリントヘッドの駆動電圧や、駆動パルスの継続
時間、すなわちパルス幅などを変化させる方法や、ある
いはプリントヘッドのインク吐出ノズルの径や長さを予
め段階的に個々に変えたものを用意しておくなどの方法
を挙げることができるが、もちろん、これらの方法に限
定されるものではない。

【００１８】さらに、一つの画素に対して複数のインク
滴を打ち込んでプリントする方法としては、単一のノズ
ルを用いてプリントする方法と、一つの画素に打ち込ま
れるインク滴の最大数に対応した複数のインク吐出ノズ
ルを用いてプリントする方法があるが、本発明の方法を
実施するに当たっては複数のインク吐出ノズルを使用す
ることがより好ましい方法と言える。

【００１９】なお、本発明を実施するに際して使用する
インクは、従来、インクジェットプリント用のインクと
して公知となっているインクを何ら問題なく使用するこ
とができる。従って、均一溶解系のインクに限らず、分
散染料や顔料などを使用した分散系のインクであっても
良い。その構成としては、色材および水溶性有機溶剤、
ならびに水およびその他の添加剤、例えばｐＨ調整剤,
表面張力調整剤, 粘度調整剤, 防腐剤などからなり、好
適な物性としては、２５℃における粘度が１から３０セ
ンチポアズ、表面張力が１０から６０ダイン／cm、ｐＨ
が３から１０の範囲に収まるものであり、特に、１０か
ら４０ダイン／cmの表面張力を有するインクが好適であ
る。その理由は、一般に低表面張力のインクは、特に普
通紙上での接触角が小さく、形成されるドットが紙面上
で浸透拡散しやすいため、前述したような直線的なγ特
性が得られないだけでなく、インク滴の打ち込み数が少
ない状態での画像の粒状感が出やすいためである。

【００２０】ここで、インクの表面張力を低下させる方
法としては、従来公知の界面活性剤をインク中に添加す
れば良く、この界面活性剤の添加量としては、界面活性
剤の種類にも依存するが、インクの全重量に対して０.
０５から１０重量％の範囲が好ましく、特に０. １から
５重量％の範囲が好適である。

【００２１】

【作用】本発明によると、一つの画素に対するインク滴
の打ち込み数に対応して後に打ち込まれるインク滴の体
積を前に打ち込まれるインク滴の体積以上に設定するこ
とにより、実際に観測される画像濃度が直線的に増加
し、同一画素に打ち込まれるインク滴の数と、画像濃度
の値とが比例関係に保たれる。

【００２２】

【実施例】本発明によるインクジェットプリント方法を
実現し得るインクジェットプリント装置の一実施例につ
いて、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

【００２３】本実施例におけるインクジェットプリント
装置の外観を表す図１およびそのプリントヘッドの先端
部の外観を表す図２に示すように、案内棒１１に対して
摺動自在に係合するキャリッジ１２には、キャリッジ駆
動モータ１３によって移動する無端のベルト１４が連結
されており、このキャリッジ駆動モータ１３の正逆転に
より、キャリッジ１２は案内棒１１に沿ってベルト１４
を介し往復動するようになっている。このキャリッジ１
２には、複数のインク吐出口１５が所定間隔で一直線状
に開口するインク吐出口面１６を形成したプリントヘッ
ド１７が搭載され、キャリッジ１２と一体的に移動す
る。

【００２４】プリントヘッド１７の一方の往復動端側に
は、インク吐出口面１６に付着した水分を吸い取るイン
ク吸収部材１８と、このインク吸収部材１８と共にイン
ク吐出口面１６に付着した水分および塵埃を拭うブレー
ド１９と、プリントヘッド１７のインク吐出口面１６を
覆うヘッドキャップ２０とが配設されている。インク吸
収部材１８およびブレード１９は、プリントヘッド１７
のインク吐出口面１６移動軌跡に対して突出した状態で
保持され、インクの乾燥を防止するヘッドキャップ２０
は、プリントヘッド１７のホームポジションに位置し、
このホームポジションにおけるプリントヘッド１７のイ
ンク吐出口面１６と正対する方向に移動可能に保持され
ている。

【００２５】プリントヘッド１７がプリント作業終了な
どでホームポジションに戻る際、ヘッドキャップ２０は
プリントヘッド１７のインク吐出口面１６の移動軌跡上
から退避しているが、インク吸収部材１８およびブレー
ド１９はこの移動軌跡上に突出している。この結果、プ
リントヘッド１７のインク吐出口面１６がインク吸収部
材１８とブレード１９とによって払拭される。そして、
ヘッドキャップ２０がプリントヘッド１７のインク吐出
口面１６に当接してこれを密閉状態で覆う場合、ヘッド
キャップ２０はプリントヘッド１７のインク吐出口面１
６の移動軌跡上に突出するように移動する。また、プリ
ントヘッド１７がホームポジションから記録開始位置へ
移動する場合、ヘッドキャップ２０は元の退避位置に後
退するが、インク吸収部材１８およびブレード１９は、
プリントヘッド１７のインク吐出口面１６の移動軌跡上
にある。この結果、プリントヘッド１７が記録開始位置
へ移動する場合もインク吐出口面１６が払拭されること
となる。

【００２６】なお、ホームポジションへのプリントヘッ
ド１７の移動動作は、プリント終了時やプリントヘッド
１７のインク吐出回復時ばかりでなく、プリントヘッド
１７がプリント作業のためにプリント領域を移動する間
にも、所定周期で行われるようになっている。

【００２７】給紙部２１に差し込まれる本発明のプリン
ト媒体としての紙は、図示しない紙送り駆動モータによ
って駆動回転する紙送りローラ２２により、プリントヘ
ッド１７のインク吐出口面１６と対向する位置へ給紙さ
れ、プリント作業の進行に伴い、紙送りローラ２２と連
動する排紙ローラ２３によって排紙されるようになって
いる。

【００２８】図２および本実施例におけるプリントヘッ
ド１７の先端部の側面構造を表す図３およびそのIV−IV
矢視断面構造を表す図４に示すように、本実施例におけ
るプリントヘッド１７は、ガラスやセラミックスあるい
はプラスチックスなどにインクを通すためのインク吐出
ノズルとなる複数本の溝２４を相互に平行に形成した天
板２５と、これら溝２４の数に対応した複数の発熱部２
６が組み込まれた基板２７とを一体的に接着したもので
ある。発熱部２６は、二酸化ケイ素などで形成される保
護膜２８と、一対のアルミニウム電極２９ａ, ２９ｂ
と、ニクロムなどで形成される発熱抵抗体層３０と、蓄
熱層３１とからなり、アルミニウムなどの放熱性の良好
な上述した基板２７に一体的に接合されている。

【００２９】発熱部２６と基板２７とを接合した構造
は、感熱記録に用いられる発熱ヘッドとしても周知であ
るが、これ以外の構造の発熱部２６を採用することも当
然可能である。

【００３０】インク３２は、溝２４の先端のインク吐出
口１５にて大気圧と毛細管現象によるインク３２の表面
張力とがバランスした凹状のメニスカス３３を形成して
いる。そして、所定の溝２４に対応する電極２９ａ, ２
９ｂの間に電気信号情報として電圧を印加することによ
り、発熱部２６の電極２９ａ, ２９ｂ間に介在する発熱
抵抗体層３０の部分が急激に発熱し、保護膜２８を介し
てこの部分に臨む溝２４内のインク３２が沸騰して気泡
が発生する。さらに、この気泡の急激な成長に伴ってメ
ニスカス３３がインク吐出口１５から突出し、終には溝
２４内のインク３２の一部がインク滴３４となり、プリ
ントヘッド１７と対向する紙３５の所定位置に打ち込ま
れるようになっている。

【００３１】プリントヘッド１７に対するインクの供給
は、図５に示す如きインクカートリッジ３６から図示し
ないインク供給管を介して行われる。このインクカート
リッジ３６内には、プリントヘッド１７に供給されるイ
ンクを収容したインク袋３７が納められ、このインク袋
３７の先端部にはゴム製の栓３８が取り付けられてい
る。インク袋３７は、インク３２が接する内面側を少な
くともポリエチレンなどのポリオレフィンにて形成する
ことが望ましい。そして、この栓３８を図示しない針で
突き破って上述したインク供給管に接続することによ
り、インク袋３７内のインク３２をプリントヘッド１７
へ供給することが可能となる。また、インクカートリッ
ジ３６内には、吐出回復時にヘッドキャップ２０を介し
てプリントヘッド１７から吸引される廃インクを受容す
るインク吸収体３９がインク袋３７と共に収納されてい
る。

【００３２】なお、本実施例のようにプリントヘッド１
７とインクカートリッジ３６とをインク供給管を介して
別々に設ける以外に、これらを一体化した図６に示す如
きプリントユニット４０を採用することも当然可能であ
る。

【００３３】このプリントユニット４０の外観を表す図
６に示すように、プリントユニット４０内には、インク
を保持する図示しないインク吸収体が収納されており、
このインク吸収体中のインクが複数のインク吐出口１５
を有するプリントヘッド１７からインク滴３４として吐
出されるようになっている。このインク吸収体の材料と
しては、ポリウレタンやセルロースまたはポリビニルア
セタールを用いることが好ましい。このプリントユニッ
ト４０は、図１に示したプリントヘッド１７に代えて用
いられるものであって、キャリッジ１２に対して着脱自
在となっており、プリントユニット４０の内部を大気に
連通させるための大気連通口４１が設けられている。

【００３４】次に、１２８個のインク吐出口１５を有す
る解像度が４００dpi のプリントヘッド１７を搭載した
図１に示すインクジェットプリント装置を用い、一つの
画素に対してインク滴の打ち込み数を最大で３つに設定
し、最大で３９ピコリットルのインクを打ち込むように
設定した４階調のグレースケールパターンを種々の条件
下でインクジェットプリントし、この時の画像濃度の変
化を口径が５mmの反射濃度計（マクベス社製：ＲＤ−９
１４）を用いて測定し、この画像濃度の変化の直線性に
基づいてγ特性を評価した。また、一つの画素に対して
一つのインク滴を打ち込んだ場合のハイライト部分の粒
状感も併せて官能評価した。

【００３５】ここで、使用したプリント媒体は、キヤノ
ンバブルジェットコピアＣＪ−１０用コート紙（Ｐ_C と
記述する）および市販の普通紙のコピー用紙（Ｐ_N と記
述する）の二種類であり、インクも以下にその組成を記
すＩ_A , Ｉ_B の二種類を採用した。

【００３６】 Ｉ_A ： Ｃ．Ｉ．フードブラック２ ３. ５重量％ エチレングリコール １０. ０重量％ 水 ８６. ５重量％ 表面張力 ５０．０ダイン／cm Ｉ_B ： Ｃ．Ｉ．フードブラック２ ３. ５重量％ エチレングリコール １０. ０重量％ アセチレノールＥＨ （川研ファインケミカル社製：アセチレングリコール誘導体） １. ５重量％ 水 ８５. ０重量％ 表面張力 ３０ダイン／cm また、プリントヘッド１７もインク吐出口１５の開口端
部の形状が下記のように異なる二種類のプリントヘッド
Ｈ_M , Ｈ_S を採用した。

【００３７】Ｈ_M ： すべてのインク吐出口１５が同一
（一辺が２０μｍの正方形の開口断面） Ｈ_U ： インク吐出口１５を４０ずつ３種類に分けたも
の（一辺がそれぞれ２０μｍ, ２５μｍ, ３０μｍの正
方形の開口断面） そして、すべてのインク吐出口１５が同一となったプリ
ントヘッドＨ_M を採用した場合、プリント媒体に打ち込
まれるインク滴の体積を制御する方法として、下記のシ
ングルパルス駆動でパルス幅を制御する方法Ｗ_S と、ダ
ブルパルス駆動でプレパルスの幅を制御する方法Ｗ_D と
を採用した。

【００３８】Ｗ_S ： パルス幅が５マイクロ秒, ８マイ
クロ秒, １０マイクロ秒の３通り（ただし、パルス強度
は任意） Ｗ_D ： 最初のパルス幅を０. ５, ０. ８, １. ０マイ
クロ秒の３通り（ただし、パルス強度は任意）に切り換
え、後のパルス幅を３. ５マイクロ秒に固定すると共に
これら二つのパルスの休止幅を２. ０マイクロ秒に固定 なお、すべてのインク吐出口１５が同一のプリントヘッ
ドＨ_M を用い、インク滴の吐出量を制御しない従来方法
によって上述したグレースケールパターンをインクジェ
ットプリントした場合も、比較として試みた。これらの
結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】この表１からも明らかなように、本発明の
インクジェットプリント方法によると、良好なγ特性が
得られ、かつハイライト部分の粒状感も低減した高精細
なインクジェットプリントが可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によると、後に打ち込まれるイン
ク滴の体積を先に打ち込まれるインク滴の体積以上に設
定したので、粒状感のないγ特性の良好な高精細な階調
プリントが可能となった。

【００４２】また、インクジェットプリント用に特別に
調整された塗工紙はもちろん、非塗工紙、すなわち普通
紙に対しても高速かつ高精細で高階調性の得られる高画
質のフルカラーのインクジェットプリントが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットプリント方法を実
現し得るインクジェットプリント装置の一実施例の外観
を表す斜視図である。

【図２】図１に示した実施例におけるプリントヘッドの
先端部の外観を表す斜視図である。

【図３】図１に示した実施例におけるプリントヘッドの
先端部の側面構造を表す断面図である。

【図４】図３中のIV−IV矢視断面図である。

【図５】図１に示した実施例におけるインクカートリッ
ジの内部構造を表す断面図である。

【図６】プリントヘッドとインクカートリッジとを一体
化したプリントユニット一例の外観を表す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１ 案内棒 １２ キャリッジ １３ キャリッジ駆動モータ １４ ベルト １５ インク吐出口 １６ インク吐出口面 １７ プリントヘッド １８ インク吸収部材 １９ ブレード ２０ ヘッドキャップ ２１ 給紙部 ２２ 紙送りローラ ２３ 排紙ローラ ２４ 溝 ２５ 天板 ２６ 発熱部 ２７ 基板 ２８ 保護膜 ２９ａ, ２９ｂ アルミニウム電極 ３０ 発熱抵抗体層 ３１ 蓄熱層 ３２ インク ３３ メニスカス ３４ インク滴 ３５ 紙 ３６ インクカートリッジ ３７ インク袋 ３８ 栓 ３９ インク吸収体 ４０ プリントユニット ４１ 大気連通口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント媒体の一つの画素を形成する領
   域に複数のインク滴を打ち込んで階調表現を行うインク
   ジェットプリント方法において、後に打ち込まれる前記
   インク滴の体積を先に打ち込まれる前記インク滴の体積
   以上に設定したことを特徴とするインクジェットプリン
   ト方法。
2. 【請求項２】 一つの画素を形成する領域に打ち込まれ
   るインク滴の最大数が１０以下であることを特徴とする
   請求項１に記載したインクジェットプリント方法。
3. 【請求項３】 各インク滴の打ち込みをそれぞれ制御す
   るパルス幅を変えることによって、前記インク滴の体積
   を調整するようにしたことを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載したインクジェットプリント方法。
4. 【請求項４】 前記一つの画素に打ち込まれる前記複数
   のインク滴をすべて異なるインク吐出ノズルから吐出さ
   せるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載したインクジェットプリント方法。
5. 【請求項５】 表面張力が４０ダイン／cm以下のインク
   を使用するようにしたことを特徴とする請求項１または
   請求項２または請求項３または請求項４に記載したイン
   クジェットプリント方法。
6. 【請求項６】 前記プリント媒体が非塗工紙であること
   を特徴とする請求項５に記載したインクジェットプリン
   ト方法。