JPH11334083A - 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

Abstract

(57)【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）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

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

Claims (7)

【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、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、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ために必要な前記色材粒子の
   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。