JPH0929996A

JPH0929996A - インクジェット記録方法

Info

Publication number: JPH0929996A
Application number: JP7181972A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Koike; 佳之小池; Masahiro Yatake; 正弘矢竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】インク中の揮発成分の蒸発による粘度上昇の
著しいインクを用いても、常に安定した吐出が得られ、
且つインクの無駄な消費を抑えたインクジェット記録方
法を提供する。【解決手段】揮発成分の蒸発による粘度上昇が著しい
インクを用いて圧電振動子を駆動することによりオンデ
マンドで記録を行うインクジェット記録方法において、
非吐出時にノズル開口からインク滴を吐出しない程度に
前記圧電振動子を駆動する工程と、吐出信号終了から一
定時間経過した後、印字領域から記録ヘッドを退避さ
せ、ノズル開口近傍および圧力発生室内のインクを吐出
させる工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印字信号に応じて
インク滴を吐出させて記録する技術、より詳細には記録
ヘッドからインク滴を安定的に吐出させるインクジェッ
ト記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、ノズル開口
から微小なインク滴を吐出し、記録媒体上に情報を記録
するものである。従って、インク滴を安定に吐出するこ
とが入力された情報を正確に記録媒体上に記録する為の
必要条件となる。

【０００３】インクジェット記録に用いられるインクと
しては、水を主溶媒として染料などの着色剤、その他様
々な有機溶剤、界面活性剤などが添加されているものが
主流となっている。この様なインクは、非吐出時にノズ
ル近傍において、インク中に含まれる水などの揮発成分
の蒸発により乾燥固化し目詰まりを起こしやすい。

【０００４】このような目詰まりを防止する方法とし
て、定期的に微量のインクを吐出させたり、ポンプによ
りノズル開口からインクを吸引することなどが行われて
いる。

【０００５】こうした方法では、インク消費量が多くな
り、また廃インクタンクの容量を大きくしなければなら
ない等の問題がある。

【０００６】このような問題に対して、特開昭57-61576
号公報では、特別な目詰まり防止装置を具備することな
く、しかもインク消費を伴うことなく目詰まりを防止す
る方法として、非吐出時にインク滴を発生させる必要な
駆動電圧よりも低い電圧で圧電振動子を駆動させること
が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目詰ま
りを起こす直前の現象としてノズル開口近傍のインク中
の揮発成分の蒸発に起因する粘度の上昇ために、吐出す
るインク滴の諸特性が不安定になるという問題がある。
特にこの現象は、従来多用されていたインク溶媒の主成
分を水とするインクではほとんど問題とならなかった
が、インクジェット記録のカラー化による混色やにじみ
の防止や染料の耐水化、顔料分散液等の添加剤など水分
以外の成分の占める割合が著しく上昇したインクの使
用、及び、高密度印刷のためにノズル開口の口径が小さ
くなったこととに起因して、この現象がクローズアップ
されてきた。

【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、インク中の揮
発成分の蒸発による粘度上昇の著しいインクを用いて
も、空吐出等によるインクの消費量の増加を招くことな
く、インク滴を安定して吐出させることができるインク
ジェット記録方法を提案することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、揮発成分の蒸発による粘度
上昇が著しいインクを用いて圧電振動子を駆動すること
によりオンデマンドで記録を行うインクジェット記録方
法において、非吐出時にノズル開口からインク滴を吐出
しない程度に前記圧電振動子を駆動する工程と、吐出信
号終了から一定時間経過した後、印字領域から記録ヘッ
ドを退避させ、ノズル開口近傍および圧力発生室内のイ
ンクを吐出させる工程とを備える。非吐出時には、ノズ
ル開口部からのインク中の揮発成分の蒸発によりノズル
開口近傍のインクの粘度が上昇するため、圧力発生室の
インクとの間に大きな粘度の差が生じ、吐出不良を起こ
しやすくなるが、微振動を作用させると攪拌効果により
ノズル開口の粘度の上昇が緩和され吐出が安定になる。

【００１０】その上で、長時間吐出が行われず、粘度の
上昇が圧力発生室のインクにまで及ぶ時期にインクの吐
出によりノズル開口や圧力発生室に新しいインクを注入
してインクの粘度を下げる。

【００１１】

【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明が適用されるインクジェッ
ト式記録装置に使用するインク（図中における「インク
実施例」）と、従来のインク（図中における「インク比
較例」）との特性の相違、特にインク溶媒の蒸発とイン
クの粘度との関係を示すもので、横軸は蒸発率を、また
縦軸は粘度の上昇率を表わす。

【００１３】ここでいう蒸発率とは、初期のインク量に
対する蒸発した揮発成分の量の割合を指し、また粘度の
上昇率とは、初期のインク粘度に対する粘度の増分の割
合を指す。

【００１４】インク比較例として示した従来のインク
は、主溶媒となる水の添加量が多く、揮発成分の蒸発に
よる粘度の上昇が小さく、したがって、蒸発率が２０％
に到達した場合における粘度の上昇率も１０％未満と低
い。このようなインクでは、インク中の揮発成分の蒸発
による吐出不良が起こりにくく、ノズル開口のメニスカ
スに微振動を作用させない状態が数十秒〜数分継続して
もその後のインク滴の吐出は安定していて、印刷に不都
合をきたすことがない。

【００１５】これに対して本発明が対象とする蒸発率が
２０％になると、インクの粘度上昇率も２０％を越える
ようなインクにあっては、インク吐出が数秒〜１０秒程
度中断しただけでも、インク滴の吐出が不安定になる。

【００１６】本発明は、このような溶媒の蒸発に対する
粘度の上昇が著しいインクを用いて印刷するための技術
に関する。

【００１７】図２は、本発明のインクジェット記録方法
に適用するインクジェット記録ヘッドの一実施例を示す
ものであって、撥インク性被覆層１が施され、ノズル開
口２が穿設されているノズルプレート３とスペーサ部材
４と振動板５とにより圧力発生室６を形成し、この圧力
発生室６の一端のインク供給口７からインクを供給して
圧電振動子８の伸縮により振動板５を押圧してインク液
滴をノズル開口２から吐出させるように構成されてい
る。

【００１８】図３は、ノズル開口２近傍をを拡大して示
す図であって、微振動を行った時の一連の様子を示すも
のである。

【００１９】図３（ａ）は、印刷が終了した直後の状態
を、また図３（ｂ）（ｃ）は、微振動信号により圧電振
動子８を駆動させた場合のメニスカスＭの運動を示すも
のである。

【００２０】図３（ｂ）と図３（ｃ）の状態を交互に繰
り返すと、ノズル開口２と圧力発生室６とのインクの交
流が促進されて、ノズル開口近傍のインクと圧力発生室
６のインクとの間の粘度の差が抑制され、インク滴を安
定に吐出させる条件が維持される。

【００２１】そして、このような微振動によってもノズ
ル開口２近傍および圧力発生室６の粘度が吐出不良を起
こすまで上昇した場合に、ノズル開口のインク１２を排
出するためリフレッシュ動作を行う。

【００２２】図４は、ドット形成のためのインク滴を吐
出する吐出信号９と微振動信号１０、さらにはリフレッ
シュ動作のためのインク滴を吐出させるリフレッシュ信
号１１とのシーケンスを表わしており、縦軸は電圧を、
横軸は時間を表わしている。

【００２３】図５は、図４における信号によるインクジ
ェット記録装置の動作を示す説明図である。ドットを形
成するインク滴吐出のための吐出信号９が終了すると、
メニスカスＭを微振動させるための微振動信号１０が発
生し、それと同時にタイマー（以下微振動タイマーと称
する）が働く。

【００２４】その後ノズル開口近傍および圧力発生室の
粘度が吐出不良を起こす程度にまで粘度が上昇するに要
する時間Ｔ０よりも短い時間内に、次の印刷のためのイ
ンク滴の吐出信号が印加されない場合には、粘度上昇し
たインクを排出するためにリフレッシュ信号１１が出力
する。

【００２５】このリフレッシュ信号１１の電圧は、粘度
上昇したインクを吐出するため、通常の記録を行うため
の吐出信号９の電圧よりも少し高めに設定するのが望ま
しいから、この実施例では、１０％高く設定されてい
る。

【００２６】また、微振動信号１０は吐出信号９または
リフレッシュ信号１１が入力した時点で終了し、同時に
微振動タイマーがリセットされる。時間Ｔ０の設定は、
使用する記録ヘッドやインクの種類および使用環境など
により様々であるため、その状況に合わせて適当に行わ
れる。

【００２７】以下に本発明の記録方法のシーケンスの詳
細を説明する。

【００２８】このシーケンスは、メニスカスＭの微振動
とリフレッシュ動作とをキャリッジの動作に合わせて実
行される。

【００２９】すなわち、記録媒体に対して１ライン記録
する毎に微振動を行う。

【００３０】図６は、微振動を作用させた時のノズル開
口近傍のインクの粘度分布を模式的に示す図であって、
図６（ａ）は、１ライン記録する間のインクの吐出量が
少なかったり、全く吐出が行われなかった時の状態を示
しており、ノズル開口近傍のインク１２の粘度が上昇し
ている。

【００３１】この状態で微振動信号１０を与えてメニス
カスを微振動させると、ノズル開口近傍に集中的に存在
する粘度の高いインク１２が圧力発生室６側に引かれ
（ｂ）、ついで圧力発生室６のノズル開口近傍に存在す
る粘度の低いインクがノズル開口側に押し出される
（ｃ）という工程が複数回繰り返されるため、ノズル開
口２に存在するインク１２の粘度が平均的に低下し
（ｄ）、インク適の吐出が安定する。

【００３２】そして、所定ライン数を記録した後、印刷
工程でインク滴の吐出の有無に関わりなくリフレッシュ
信号１１を与えて、ノズル開口２の粘度の上昇したイン
クを排出させ、圧力発生室６の粘度の低いインクをノズ
ル開口２に移動させる。

【００３３】このリフレッシュ動作の周期は、使用する
記録ヘッドやインクの種類および使用環境などにより様
々であるため、実際の評価結果に基づいて吐出不良を起
こす以前にリフレッシュ動作を実行するのが好ましい。

【００３４】

【実施例】以下に本発明のインクジェット記録方法の具
体的な実施例と比較例を示す。評価用のインクジェット
記録装置としては、ノズル開口径３２μｍ、図１に例示
した圧電振動子を用いた方式のヘッドを使用し、微振動
およびリフレッシュ動作を様々に設定して試験を行っ
た。評価用インクとしは、蒸発率が２０％の場合のイン
クの粘度上昇率が３５％とになるものを使用した。

【００３５】（実施例１）微振動信号の設定通常の吐出電圧の１７％の電圧で、周波数は吐出信号と
同じとした。

【００３６】リフレッシュ動作の設定インクを２０発吐出させた後、ノズル開放状態で吐出を
行わない時間を変化させて、微振動のみでは、吐出不良
を起こすに至る時間を確認し、これに基づいて微振動時
間Ｔ０の長さを設定した。この評価では、Ｔ０＝１００
秒であった。なお、ノズル開口近傍および圧力発生室内
の粘度上昇したインクを出し切るのに必要な吐出発数は
１０発であった。

【００３７】（比較例１）微振動信号の設定通常の吐出電圧の０％の電圧で、周波数は吐出信号と同
じで行った（すなわち、微振動はＯＦＦの状態と同
じ）。

【００３８】リフレッシュ動作の設定インクを２０発吐出させた後、ノズル開放状態で吐出を
行わない時間を変えて、吐出不良を起こすまでの時間を
確認し、微振動時間Ｔ０の設定を行った。この評価で
は、Ｔ０＝５秒であった。なお、ノズル開口近傍および
圧力発生室内の粘度上昇したインクを出し切るのに必要
な吐出発数は１０発であった。

【００３９】微振動のみで記録を行った場合には、非吐
出時間が１００秒を越えたあたりから徐々に吐出不良が
起き始めており、情報量の多い画像データなどを記録す
る場合には、記録途中で、吐出不良を起こすノズルが出
てきた。

【００４０】また、実施例１および比較例１により同じ
画像パターンを印刷した場合の記録装置の稼働時間およ
びリフレッシュに使用されるインク消費量を表１に示
す。それぞれの値は、実施例１を基準とした場合の割合
で示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】（実施例２）微振動信号の設定通常の吐出電圧の１７％の電圧で、周波数は吐出信号と
同じとした。

【００４３】インク滴を２０発吐出させた後に１ライン
を印刷する。その中で吐出をしない特定のノズル開口を
設定し、各１ライン記録する毎に全てのノズルに微振動
信号を与えて微振動を行わせる。微振動信号数は５００
とした。

【００４４】リフレッシュ動作の設定の設定で、吐出を行っていなかったノズルが次の吐出
を正常に行うためには何ライン毎にリフレッシュ動作を
必要とするかを確認し、ライン数を設定する。今回の評
価では、２０ライン毎にリフレッシュ信号を与えた。

【００４５】（実施例３）微振動信号の設定通常の吐出電圧の１７％の電圧で、周波数は吐出信号と
同じとした。

【００４６】インク滴を２０発吐出させた後に１ライン
を印刷する。その中で吐出をしない特定のノズル開口を
設定し、各１ライン記録する毎に微振動を行う。微振動
信号数は１００００とした。

【００４７】リフレッシュ動作の設定の設定で、吐出を行っていなかったノズルが次の吐出
を正常に行うためには何ライン毎にリフレッシュ動作を
必要とするかを確認し、ライン数を設定した。今回の評
価では、５０ライン毎にリフレッシュ動作を行うように
した。

【００４８】（比較例２）微振動信号の設定インク滴を２０発吐出させた後に１ラインを印刷する。
その中で吐出をしない特定のノズル開口を設定し、これ
には微振動信号を与えなかった。

【００４９】リフレッシュ動作の設定の設定で、吐出を行っていなかったノズルが次の吐出
を正常に行うためには何ライン毎にリフレッシュ動作を
必要とするかを確認したところ、５ラインであったので
これをリフレッシュ周期とした。

【００５０】実施例２〜３および比較例２により同じ画
像パターンを印刷した場合の記録装置の稼働時間および
リフレッシュに使用されるインク消費量を表２に示す。
それぞれの値は、実施例２を基準とした場合の割合で示
す。

【００５１】

【表２】

【００５２】実施例２と実施例３から、微振動信号数が
多くなるほどリフレッシュ動作を必要とするまでの期
間、すなわち連続印刷ライン数が多くなった。なお、リ
フレッシュ動作が少なくなるためにインクの消費量も少
なくなった。微振動信号数が多くなることで実印字時間
が長くなるものの、リフレッシュ動作のために要する時
間の割合が少なくなるため、全体としての印字速度に大
きな影響は与えない。

【００５３】これら実施例によれば、どの様な画像パタ
ーン、つまりインク滴を吐出するノズル開口に偏りが起
きるパターンを印刷しても、全てのノズル開口のインク
の粘度をインク滴の吐出が可能な状態に維持することが
できた。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
ク中の揮発成分の蒸発によるインクの粘度上昇率が著し
いインクを用いて、しかも一部のノズル開口だけを使用
するようなパターンを印刷しても、リフレッシュ動作に
よるインクの消費や休止時間を可及的に抑えて、全ての
ノズル開口からいつでも安定してインク滴を吐出させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸発によるインクの粘度上昇曲線を表わす図で
ある。

【図２】インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す断
面図である。

【図３】本発明のインクジェット記録方法において微振
動を行った時の一連の様子を示す説明図である。

【図４】本発明のインクジェット記録方法における吐出
信号と微振動信号のシーケンスを表わす図である。

【図５】本発明におけるインクジェット記録装置の動作
の説明図である。

【図６】（ａ）及至（ｄ）は、それぞれノズル開口のイ
ンクの濃度の変化を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１撥インク性被覆層２ノズル開口３ノズルプレート４スペーサ部材５振動板６圧力発生室７インク供給口８圧電振動子９吐出信号１０微振動信号１１リフレッシュ信号１２粘度が上昇したインク層１３微振動により粘度が平均化されたインク層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揮発成分の蒸発による粘度上昇が著しい
インクを用いて圧電振動子を駆動することによりオンデ
マンドで記録を行うインクジェット記録方法において、非吐出時にノズル開口からインク滴を吐出しない程度に
前記圧電振動子を駆動する工程と、吐出信号終了から一定時間経過した後、印字領域から記
録ヘッドを退避させ、ノズル開口近傍および圧力発生室
内のインクを吐出させる工程と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２】揮発成分の蒸発による粘度上昇が著しい
インクを用いて圧電振動子を駆動することによりオンデ
マンドで記録を行うインクジェット記録方法において、１ライン記録する毎にノズル開口からインク滴を吐出し
ない程度に前記圧電振動子を一定回数駆動させる工程
と、所定ライン数の印刷が終了した段階で、印字領域から記
録ヘッドを退避させ、ノズル開口近傍および圧力発生室
内のインクを吐出させる工程と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録方法。