JPS61127367A - 多階調インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は入力画像信号の階調情報に基いて、記録画像の
濃度を変化させる事ができる多階調インクジェット記録
装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、情報関連産業の進展が目ざましく、文字等のあま
り多階調性が必要とされない情報に限らず、画像等多１
１１！ｉ調性が必要とされる情報を処理しなければなら
ない機会が増加し、これと共に画像の濃淡を忠実に反映
する多階調記録を可能とする記録装置が必要とされる場
合がしばしばある。

上記記録装置として、液状のインクを飛ばして、記録紙
上に画素状のインクドツトを形成するインクジェット記
録装置があり、従来のインクジェット記録装置は、イン
クを噴出するノズルがインクで目ずまりし易い欠点があ
った。

このため特願昭５８−１７８２０１号の従来例は、第６
図に示すように多数の微小な孔（又は凹部）１．１．・
・・、１を形成したフィルム２に、おける多孔１に記録
用インク３を貯蔵し、フィルム２に接するサーマルヘッ
ド４に印加される記録信号で該サーマルヘッド４を発熱
させてサーマルヘッド４にパルプを発生させ、これに当
接する貯蔵されたインク３を（フィルム２に関し、サー
マルヘッド４とは反対側の）記録紙側に噴出して記録を
行うものである。

上記従来例は、それまでのノズルを用いてインクを噴出
させるインクジェット方式のものに比較して目詰りする
ことが少いという利点がある。

しかしながら、この従来例においても多階調で記録する
ことが難しいという欠点があった。

［発明の目的１ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、簡単
な構成で、目詰りすることもなく、且つ多階調記録する
ことのできる多階調インジェット記録装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は面積等の異る微小な開口を多数設けたシートに
おける各開口にインクを収納して、記録ヘッドにて開口
からインクを記録紙側に飛翔させる飛翔力がインクが収
納された開口の面積又は形状等によって異るように設定
することによって、記録信号レベルに応じたｗＡ調記録
を行えるようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の多階調記録装置を示し、第２図はシー
トを示し、第３図は記録信号の印加エネルギーに対して
記録される濃度特性を示す。

第１実施例の多階調インクジェット記録装ｗ１１は第１
図に示す記録へラドアッセンブル１２と、該（記録）へ
ラドアッセンブル１２に設けた記録用発熱体ヘッド１３
に対向される記録紙１４と、記録紙支持装置１５と、前
記発熱体ヘッド１３に記録信号を出力する可変信号出力
回路１６と、ヘッドアッセンブル１２を駆動する駆動装
置（図示略）とから構成されている。

上記へラドアラセンプル１２は、第１図の紙面と平行な
走査方向（左右方向）に対して垂直方向に適宜幅を有し
、走査方向と平行となる断面が同図に示すように下方に
大きくなる（インクカートリッジ）フレーム１７の中央
部に発熱体ヘッド１３と、ヘッド保持部材１８との係合
する空間を設けてあり、これらヘッド１３とヘッド保持
部材１８に対し、フレーム１７を第１図の紙面垂直方向
から着脱自在に装着できるようにしである。上記ヘッド
１３は記録紙１４と微小間隔を隔てて対向する先端（上
端）部分に発熱部が設けられており、該発熱部としては
通常の感熱記録に用いられるヘッドを適用することが可
能であり、発熱部の先端は画素単位の面積を有しており
、好ましくは複数個の発熱部分を集合してライン状の記
録単位を形成する様に構成する。

上記フレーム１７には、上記ヘッド１３の左右両側を区
切る仕切壁１７Ａが設けられており、仕切られた各室内
にはインクシート供給ロール１９と、インクシート巻取
ロール２０がそれぞれ収納され（インクシート）供給ロ
ール１９側の室は液状インク２１（溶液）で満たされて
おり、（インクシート）巻取ロール２０側の室は空気で
満たされている。上記供給ロール１９は軸２２に対して
回動自在に保持されており、更に、例えばコイルスプリ
ング２３によって、常時供給ロール１９が軸２２に反時
計方向に付勢されるように保持されている。しかして、
この供給ロール１９と巻取ロール２０とは、ヘッド１３
の発熱面となる上端面に摺接するようにして帯状のシー
ト２４が掛は渡してあり、上記コイルスプリング２３に
よる付勢力によって、シート２４が巻取ロール２０に巻
取られる際に適度のテンションを与え、シート２４がヘ
ッド１３の上端面に密着するようにしである。

更に、上記コイルスプリング２３は、シート２４を巻取
ロール２０側に供給された際に弾性エネルギーが蓄積さ
れ、巻取ロール２０を逆転させた場合、シート２４を供
給ロール１９側に巻戻す動力源となるようにしである。

尚シート２４は発熱面に接触し、シート２４の表面と記
録紙１４は例えば０．１〜０．５ミリメートル程度のギ
せツブを設けて対置される。

上記ヘッド保持部材１８は、例えば第１図の紙面の垂直
方向に突出し、走査方向に延出されたガイド棒２５，２
５に嵌合して移動とされる移動走査台（図示路）に固定
されており、ヘッド１３を記録紙支持部材１５に対して
正確且つ堅固に位置決めするためのものでもある。しか
して、上記シート２４は、ヘッドアッセンブル１２の移
動と共に巻取ロール２０側に供給（繰出）され、所定の
長さ走査するとヘッドアッセンブル１２は走査開始側に
戻され、これと共に、シート２４は供給ロール１９側に
巻戻されるようになっている。シート２４の繰出及び巻
戻は例えば次のようにして行われる。

巻取ロール２０の中心軸はフレーム１７の外部に延出さ
れ、ヘッドアッセンブル１７を移動してヘッド１３で記
録走査するための駆動モータと係合してヘッド７ツセン
ブル１７の走査方向く右方向）への移動と共に巻取ロー
ル２０が所定方向に回転してこの間ヘッド１３で順次記
録を行うと共に、シート２４が巻取ロール２０側に移動
されるようにしである。ヘッドアッセンブル１７が右端
まで達すると、記録は中断され、モータが逆転されて、
ヘッドアッセンブル１７が左端まで戻されると共に、シ
ート２３は供給ロール１９側に巻戻されるようになって
いる。この戻し工程中に記録紙１４は１行分へラドフッ
センプル１７の走査方向と直交する方向に移動され、１
行分の記録工程が終了する。このように駆動機構をイン
ク２１を満たした供給ロー）し１９側以外の部分に設け
ることによって、液もれが生じることを防止できる。

尚、シート２４の巻取及び巻戻しを行うために、専用の
モータを用いても良い。又、巻取ロー１し２０と一体に
ビニオンを設けておいて、装置本体に設けたラックと係
合させてシート２４を移動できるようにしたり、巻取ロ
ー１し２０にプーリを設けてワイヤを介して駆動できる
ようにすることもできる。

ところで、上記シート２４は第２図に示すような構造に
なっている。

即ち、点線で示すヘッド１３の発熱部（発熱面）１３Ａ
の面積に対し、十分小さく、且つ開口径の大きざの異る
各種の開口ａ１．ａ２．・・・、ａｎが複数設けられて
いる。このシート２４の厚さは、例えば１０〜１００ミ
クロンで、開口ａ１．ａ２゜・・−、ａｎの径は１〜５
０ミクロンの範囲で選択されることが望ましい。又、こ
のシート２４の材質はフレキシブルであって、液状イン
ク２１を変質させる溶出物がなく、且つヘッド１３の発
熱部１３Ａを摩耗させない材質が望ましく、例えばプラ
スチックシートとか金属箔が適する。

上記シート２４は、供給ロール１９側の至を満たず液状
インク２１溶液中に浸漬されると、開口ａ１．ａ２．・
・・、ａｎ内に液状インク２１が入り込み、ヘッド１３
による記録時にはシート２４が巻取ロール２０側に搬送
されることになるので、液状インク２１溶液に浸漬され
ていたシー１−２４は該溶液から上方に引き上げられ、
この場合に各開口ａ１．ａ２．・・・、ａｎに液状イン
ク２１が収納された状態になる。しかして、過剰のイン
クは上方の弾性体パッド２６で除去されると共に、仮に
開口（例えばａｌ）に液状インク２１が十分入り込んで
いないと、該弾性パッド２６中を通る際両側から押圧さ
れた状態で移動するため、開口ａ１中に弾性バット２６
を湿す液状インク２１が送り込まれる作用もするように
なっている。尚、この弾性パット２６は液状インク２１
が漏れ出すことを防止する作用も有している。この弾性
体パッド２６を通ったシート２４は、ヘッド１３に密着
した状態になり、この状態のとき、ヘッド１３には可変
信号出力回路１６から記録されるべき画像信号が印加さ
れる。この可変信号出力回路１６から出力される画像信
号は、画像の濃淡に応じてその信号レベルが異る、つま
り濃度が大きい部分に対してはその信号レベルが大きく
なる画像信号である。

上記画像信号が発熱部１３Ａに印加されると、該発熱部
１３Ａが高温になり、インク２１成分の中の溶剤が瞬時
に気化してその膨張力によってインク２１はシート２４
の開口ａ１．ａ２．・・・、ａｎから記録紙１４方向へ
噴出する。インク２１の飛翔力は前記膨張力によって得
られる。これに対し、補助的に発熱部１３Ａ又はシート
２４と記録紙支持体１５の間に直流電圧を印加しておい
て静電界による推進力を利用する構成も可能であり、更
には主たる推進力は静電界によって得る様にし、溶剤ガ
スの膨張力はインク２１をシート２４から分離させて電
界の作用する空間に押出す作用のみに留める構成もとり
得る。後者の場合にはインク粒子に作用する力を弱める
事ができ、インク分裂によるドツトの広がりとか、イン
ク２１の記録紙１４への衝突による飛散の防止効果があ
る。

ところで、シート２４の各開口ａ１．ａ２．・・・。

ａｎの大きさが異るため、各開口ａｌ、ａ２．・・・。

ａｎに収納されているインク２１は発熱部１３Ａに接す
る底部面積とかインク２１の体積等の条件が異ることに
なるため、該インク２１を記録紙１４側に飛翔させるに
、発熱部１３Ａに供給しなければならない熱的（あるい
は熱的と静電気的等の）エネルギーレベル、つまりスレ
ッショールドレベルが各開口ａ１．ａ２．・・・、ａｎ
のインク２１にネルギーＥに対する記録画像濃度りは第
３図の実線で示すように印加エネルギーＥと共にゆるや
かに増大する傾斜ｒＩＡ域Ｓを有する濃度特性を示すよ
うに設定しであることが第１実施例の特徴になっている
。しかして、多階調で記録するための画像信号はこの傾
斜領域Ｓに対応する印加エネルギーＥ領域に設定しであ
るので、そのレベルに応じて記録紙１４に記録された画
像における単位画素当りのインク塗布面積つまり記録濃
度あるいは階調レベルが対応するようになり、記録され
るべき画像の濃度に応じた記録信号のレベルでヘッド１
３に印加することによって、その濃度に応じた階調で記
録することができる多階調記録を実現できるようになる
。

尚、第３図において、点線で示す濃度特性は、従来例に
おける同一径の開口だけで形成された場合における該開
口にインクを収納した場合のものであり、第１実施例に
用いられているシート１４の場合にくらべて印加エネル
ギーＥに対して画像濃度りが単一の径だけに相当するス
レッショールドレベルから急に立ち上がるため、多階調
記録することが困難であることが分る。

このような構成及び動作す゛る第１実施例によれば、記
録されるべき画像信号をＡ／Ｄコンバータ等を用いるこ
となくサンプルホールドした値をヘッド１３に印加する
ことによって、画像の濃度に応じた階調で記録できると
いう利点を有する。

又、第１実施例によれば、記録が行われない状態におい
ては、開口ａｉ、ａ２．・・・、ａｎに収納されたイン
ク２１をインク溶液中に浸漬して、開口ａｌ、ａ２．・
・・、ａｎに収納されたインクが直接空気中に放置され
ることが殆んどなく、従来例に比べてインク２１が変色
したり、目詰りないしは目詰りに近い状態になって記録
が安定して行われなくなることが殆んどないという利点
もある。

さらに、記録ヘッド１３の動作が単純でかつシート２４
と発熱部の相対移動に伴って、シート２４及び発熱体ヘ
ッド１３にクリーニング作用が生ずる事によって目づま
りが防止される。又、適用されるインク２１に対する許
容度が大きく、油性溶媒インクとか、顔料タイプのイン
クの適用が可能であって、その様なインクを適用する事
によって耐光性や、耐水性に優れ、鮮明度の高い記録画
像が得られる様になる。

液状のインク２１に対して飛翔エネルギーを与える為の
記録ヘッドとしては上述の発熱体ヘッド１３に限定され
ず、他の動作原理に基くものが適用可能である。例えば
特開昭５７−２４２５６号によって公知の記録ヘッドは
、液状のインクをベルト状の搬送体で搬送し、微細なノ
ズルを有する記録ヘッドから噴出させた空気流によって
インクを記録紙上に飛翔させる構成となっているが、該
記録装置に本発明におけるシート２４を適用すると共に
ノズルから噴出させる空気流の強さを記録信号の大きさ
で制御する様に構成すれば多階調記録を実施する事がで
きる。

更に第４図は別の動作原理に基く第２実施例の多階調イ
ンクジェット記録装置３１を示す。

第４図において、記録紙１４は、背面電極板３２で支持
され、又この背面電極板３２はインク飛翔のための電界
を形成する。

上記背面電極板３２に微小間隔を隔てて対向して記録用
のスタイラス電ｆｆ１３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ
、・・・が設けられており、該スタイラス電極３３ａ、
３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、−、の先端面に接してシート
３４が配置されるようになっている。この（インク）シ
ート３４は絶縁性の材質で形成され、第５図に示すよう
に（第１実施例と同様に単位画素の面積に対して）大き
さの異る開口ｂ１．ｂ２．ｂ３．・・・が多数段けられ
、各開口ｂ１．ｂ２．ｂ３．・・・にはインク３５が収
納されている。

上記スタイラス電１ｉ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ。

３３ｄ、・・・には記録信号回路３６ａ、３６ｂ、３６
Ｇ、３６ｄ、・・・から記録（画像）信号が印加される
ようになっており、記録信号が印加されるとこの信号が
印加されるスタイラス電極（例えば３３ａ＞と背面電極
板３２との間には記録信号の電圧と、バイアス電源３７
との直列バイアス電圧ＶＥによる電界が生じるようにな
っている。

したがって、この電界によって、（例えば）スタイラス
電極３３ａに接するインクシート３４の開口ｂ１．ｂ２
．ｂ３．・・・に収納されたインク３５は背面電極板３
２の電荷と異る電荷で帯電する。

帯電したインク３５は静電界の作用を受けて背面電極板
３２方向に引かれ、インクシート３４の開口側壁やスタ
イラス電極（例えば３３ａ）面とインク３５の付着力に
打勝ってインク３５は飛翔する。インク３５に作用する
飛翔力はスタイラス電極３３ａ、３３ｂ、・・・に印加
する信号電圧が高くなる程大きくなり、又インクシート
３４及びインク３５の付着力とインク３５に作用する静
電力はインクシート３４の開口ｂｌ、ｂ２．・・・の面
積とか形状等が異るとそれぞれ異った値となる。従って
インクシート３４の開口径が異るのに対応してインク飛
翔開始のスレッショールド電圧が異り、第３図と類似し
た濃度特性を示す。スタイラス電極３３ａ、３３ｂ、・
・・に印加する電圧を、上記各開口ｂｌ、ｂ２．・・・
におけるインク飛翔のスレッショルド電圧を包含する範
囲内で変化させれば印加電圧に対応した量のインク３５
を飛翔させる事ができ、多階調記録を行う事ができる。

尚、この第２実施例におけるバイアス電源３７はインク
噴出用用開口ｂ１．ｂ２．・・・の中で１番インクが飛
翔しやすい開口のスレッショールド飛翔電圧以下の電圧
を印加するものであるが、これによって記録信号電圧値
を低くする事を可能にし、かつスタイラス電極３３ａ、
３３ｂ、・・・間の電位差を縮める事ができるので、望
ましくないスタイラス電極３３ａ、３３ｂ、・・・間の
放電等の発生を防止する為に役立つ。しかし、これは必
須のものではない。

尚、第２実施例は原理的構成を示し、具体的には例えば
第１実施例と類似な構造にすることができる。又、第１
実施例において発熱体が１個のへラドに限らず、多数の
発熱体をライン状にしたものとか２、さらに複数ライン
状に配列してマルチ化することも容易にできる。又、シ
ート２４．３４における開口ａ１．ａ２．・・・、ｂｌ
、ｂ２．・・・は開口が円形のもので各面積を異るよう
にした′ものに限らず、正方形状その他の形状のもので
も良い。

又、開口の面積を異るものにすることによって飛翔させ
るためのスレッショールドレベルが異るようにするもの
に限らず形状が異るものにすることによって（同一面積
でも）そのレベルが異るように設定したりすることもで
きる。又、各開口の端面が異るように設けることもでき
る。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、１画素面積に対し、
シートに面積又は形状の異る開口を複数設けて、該開口
にインクを収納したインクシートを用いて記録するよう
にしているので、記録信号のレベルによって記、録紙側
に塗布される１画素当りのインク滴量を制御できること
になり、簡単な構成で画像等の濃度を表現できる多階調
記録を実現できる。又、従来のインク噴射用ノズルを必
要としないため、目詰りすることも殆んどないし、適用
できるインクの特性の許容範囲が広く、適用できるヘッ
ドも自由度が広く、且つマルチ画素ヘッド化することも
容易であるため、記録されるべき画像等の情報の濃度等
を忠実に反映する階調記録性に優れたものになる。さら
に信頼性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を示す断面図、第２図（ａ）はシートを
示す正面図、同図（ｂ）は断面図、第３図は第１実施例
で記録紙に記録する場合の印加エネルギーと記録濃度と
の関係を示す特性図、第４図及び第５図は本発明の第２
実施例に係り、第４図は第２実施例の構成図、第５図は
第４図の要部を拡大して示ザ断面図、第６図は従来例の
要部を示す断面図である。 １１．３１・・・多階調インクジェット記録装置１２・
・・ヘッドアッセンブル １３・・・発熱体ヘッド　１４・・・記録紙１５・・・
記録紙支持装置 １６・・・可変信号出力回路 １７・・・フレーム　　　１８・・・ヘッド保持部材１
９・・・供給ロール　　２０・・・巻取ロール２１・・
・液状インク　　２３・・・コイルスプリング２４．３
５・・・シート　３２・・・背面電極板３３ａ、３３ｂ
・・・スタイラス電極 ３６・・・記録信号回路　３７・・・バイアス電源ａｌ
、ａ２．　・、ｂｌ、ｂ２．−開口第１図 ２３　　１９　　　　　　　１７Ａ 第２図 ａ６　　　ａ２　　ａ４　　ａ２　　ａ６　　　　　　
　　２１第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液状インクに対して飛翔エネルギーを与える記録用ヘッ
   ドと、一画素の面積に対して、面積又は形状の異る複数
   の開口を有し、前記記録用ヘッドに対し相対的に移動可
   能に支持されるシートと、前記記録用ヘッドに対し、画
   像等の濃度レベルに対応した記録信号を供給可能とする
   可変信号出力回路と、記録紙支持装置と、前記シートに
   液状インクを供給する装置とを有し、 前記記録用ヘッドに対し、前記開口を液状インクで満し
   たシートを対接させた状態で、該シートと記録紙とを離
   間対向せしめ、可変信号出力回路から画像等の濃度レベ
   ルに対応した記録信号を記録用ヘッドに供給し、該記録
   用ヘッドによって生ずる液状インクの飛翔力を制御して
   記録信号レベルに対応した量のインクを記録紙面上に飛
   翔させる事により濃度に対応した階調で記録可能とする
   ことを特徴とする多階調インクジェット記録装置。