JPS62286749A - インクジエツト記録方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野１ この発明は、インクジェット記録方法に係り、特に、多
階調の濃淡画像を記録する上で必要なインクジェット記
録方法の改良に関する。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録方法としては、インクを密閉
する多数のインク吐出装置に画素密度に応じｌζζ出出
口オリフィス）を夫々設け、上記インク吐出Ｖ：装置に
圧力パルスを適宜印加して、吐出口からインクを噴射さ
せるようにしたものが知られている。

このタイプにあっては、吐出口からのインクの噴射動作
を保つ上で吐出口とインク吐出装置との容積比を大きく
確保しなければならないため、インク吐出装置を小型化
することが難しく、その分、上記吐出口相互の配設ピッ
チをある程度大きくしなければならず、画像の記録密度
を高く設定づ゛ることができないばかりか、圧力パルス
を印加するという機械的走査によりインクを吐出さＶる
ようにしているため、必然的に記録速度の低下を［１＜
という問題がある。

このような問題を解決する手段として、磁性電極アレイ
近傍に磁性インクを配し、磁界によるインクの盛り上が
りを利用して画像密度に対応したインク吐出状態を形成
し、静電界で磁性インクを記録シート側へ飛翔さけるよ
うした所謂磁性インクジェット記録方法（特開昭５５−
６９４１３９号公報）や、電極アレイと平行なスリット
状のインク溜めにインクを充填し、記録シートを介して
対向する電極と電極アレイとの間に形成される電界パタ
ーンに応じてインクを記録シート側へ飛翔させる所謂平
面インクジェット記録方法（特開昭５６−３７１６３号
公報）、あるいは、インクに熱エネルギを与えることに
より、インクを急激に加熱して膜面沸騰を生じさせ、吐
出口（オリフィス）内に気泡（バブル）をつ激に成長さ
せることによる圧力上界で吐出口からインクを噴射さけ
るようにした所謂熱バブルジェット記録方法（特開昭５
５−１６１６６４号公報）が提供されている。

上述した従来の各インクジェット記録方法にあっては、
いずれも、記録像の高密度化を図ることができるばかり
か、電子走査が可能になる９高速記録を行うことができ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記磁性インクジェット記録方法にあっ
ては、インクとして磁性粉が混入したちのを用いなけれ
ばならないので、必然的にインクとして黒色のものにな
ってしまい、インクを重ね刷りしてカラー象を得ること
が困りになるという問題が生ずる。また、上記平面イン
クジェット記録方法にあっては、微細なオリフィスが不
要になる分インクの目詰まりを改善づ゛ることはできる
が、インクを飛翔させろ上で高い電圧を印加しなければ
ならないため、隣接、近傍の電極間で電圧リークを防止
するには、主権アレイを時分割駆動することが必要にな
り、高速記録を図る上で好ましいものとは言えない。更
に、上記熱バブルジェット記録方法にあっては、膜面沸
騰を生じさせるために発熱体を急速に加熱昇温させるこ
とが必要であり、これに伴って、インクの熱変質や加熱
手段として設けられている発熱抵抗体保護層の熱劣化が
生じ易くなるという問題を有している。

このような問を解決するために、本願発明化らは、スリ
ット状のインク収容部にインクを充填し、このインクに
二値イ：号からなる画像情報に応じた熱エネルギを印加
すると共に、所定の静電界に基づき加熱されたインク部
分を記録シート側へ飛翔さけるようにした所謂熱静電イ
ンクジェット記録方法を既に提案している。

このタイプによれば、所謂磁性インクジェット記録方法
による磁性インクを使用づる必要がなくなり、その分、
インクの手ね刷りに基づくカラー化を容易に実現するこ
とができるばかりか、所謂平面インクジェット記録方法
のように静電界だけでインクを飛翔させる必要がなくな
り、静電界の強さを極端に大ぎくする必要がなくなる分
、インクの近傍間での電圧リークを有効に防止でき、更
に、所謂バブルジェット記録方法のように熱エネルギだ
けでインクを飛翔させる必要がなくなる分、熱エネルギ
間をある程度抑えることができ、インクの熱劣化等を有
効に防止することができる。このため、従来の各方式の
欠点を有効に防止しながら、高速高密度の記録を行うこ
とができるのである。

ところで、このような熱静電インクジェット記録方法に
おいて多階調の記録画像をｉ４るには、一つの画素を複
数のドツトマトリクスで細分し、各画素中位毎に印字す
るドツト数を適宜増減することにＪこり、濃淡を表現す
るようにした所謂面積階調法が通常用いられる。

しかしながら、このような面積階調法による濃淡表示に
あっては、一画素を複数のドラ１〜で構成するために、
必然的に解像度が低下してしまうばかりか、信号処理が
不必要に面倒になってしようという問題が生ずる。

［問題点を解決するための手段］ このような問題を解決するために、本願発明者らは、記
録画素の大ぎざがインクの付着量で決まり、しかも、イ
ンクの付着量がインクへ与えられる熱エネルギ吊に対応
したものになっていることを見出し、画像情報の濃度レ
ベルに応じた記録画素をドラ］・単位で再現する本発明
を案出するに芋っだのである。

すなわち、この発明は、高速高密度の記録を可能とする
所謂熱静電インクジェット記録方法を前提としたもので
、画像情報に応じた熱エネルギを対応するインク部分に
印加し、インクと記録シートとの間に形成される静電界
に基づき、加熱されたインク部分を記録シート側へ飛翔
させるに際し、各画像情報の濃度レベルに応じて熱エネ
ルギ旦を制御し、この熱エネルギ分の変化に応じてイン
ク飛翔量を調整するようにしたものである。

このような技術的手段において、インクを供給するヘッ
ド本体としては、インクが収容されるスリット状空間部
を有するものであってもよいし、インクが充填されるイ
ンク吸収部材を有するもの等適宜設計変更して差支えな
い。また、インクに熱エネルギを印加づる手段としては
、記録画素サイズに応じて複数の発熱抵抗体を配してな
る発熱体アレイを用いて間接的にインクを加熱するよう
にしてしよいし、輻射線を加熱源としてインクを加熱す
るようにしてもよいし、所定の抵抗率を持つインク自体
に直接通電して加熱するようにする等適宜選択できるこ
とは勿論である。更に、発熱体アレイを用いるタイプに
おいて上記発熱抵抗体の配設位置についても、インクを
所定の領域で加熱できる位置であれば、インク飛翔面に
隣接する壁部でもよいし、インク飛翔面に対向する壁部
でもよい。

また、上記インク面と記録シートとの間には、加熱され
たインクを記録シート側へ飛翔させる程度の強さの静電
界を均一に作用させるようにずればよく、この静電界を
形成する手段としては適宜設計変更して差支えない。

更に、使用するインクについても、所定の熱エネルギを
印加した際に飛翔可能な状態に達するものであれば適宜
選択して差支えない。この場合において、具体的なイン
クの飛翔条件としては、作用している静電界によってイ
ンクが飛翔し替る程度まで、インクの粘度及び表面張力
が低下し、しかも、インクの導電率が向上することが必
要である。

更にまた、熱エネルギ団をＷｌＩＩｌｌする手段につい
ては、画像情報の濃度レベルに応じて印加電圧を制御し
たり、通電時間を制御したり適宜設計変更して差支えな
いが、駆動素子の構成の簡略化を図るという観点からす
れば通電時間を制御する方式が望ましい。また、印加す
べき熱エネルギ足を設定する際には、画像情報の濃度レ
ベルに応じた記録画素の大きさを予め決めておき、所定
の大きさの記録画素を再現する上で必要な熱エネルギ吊
を実測に基づく特性曲線に従って決定するようにずれば
よい。この場合において、画像情報の８口度レベルに応
じて印加すべき熱エネルギ量を一律に決定しても差支え
ないが、例えば熱エネルギ印加手段としての発熱抵抗体
の抵抗値、発熱抵抗体の配設位置、インク収容スリット
部のギャップ及びインクの粘性等のばらつきを考慮する
と、各記録画素毎に個々的に熱エネルギ母を設定するこ
とが記録画素をより正確に再現する上で望ましい。

［作用１ 上述したような技術的手段によれば、画像情報の濃度レ
ベルに応じた熱エネルギがインクに与えられると、その
熱エネルギの大きさに応じてインクの加熱範囲が変化し
、しかも、加熱されたインク部分の粘度及び表面張力が
低下すると共に導電率が上昇する。このため、熱エネル
ギ分に応じたｍのインクが所定の静電界に基づき記録シ
ート側に飛翔し、画像情報の濃度レベルに応じたドツト
径で一つの記録画素を構成するのである。

［実施例］ 以下、添附図面に阜づいてこの発明に係るインクジェッ
ト記録方法を実現する装置の一実施例について説明する
。

第１図において、インフジエラ１−記録装置は、スリッ
ト状空間部２を有するヘッド本体１と、スリット状空間
部２に収容されるインク３に対して熱エネルギを印加す
る加熱手段４と、インク３面と記録シート５との間に所
定の静電界を形成ぜしめる静電界形成手段６と、上記加
熱手段４への熱エネルギはを画像情報の濃度レベルに応
じて１１す罪する加熱制御手段７とを漏えている。

この実施例において、上記ヘッド本体１は、持に第２図
に示すように、一対のガラス基板１１．１２をスペーサ
部材（図示せず）で離間配置し、両ガラス基板１１．１
２間にスリット状空間部２を確保するようにしたもので
ある。そして、上記スリット状空間部２に収容されるイ
ンク３としては、例えばパラフィン、オレフィン等の油
性溶媒に顔料を分散あるいは染料を溶解してなる油性イ
ンクが用いられ、その物性としては常温で粘度が２０〜
３００ＣｐＳ、加熱時（例えば２００℃）において粘度
が一桁程度低下し、体積抵抗率が１０７Ωｃｍ程度のも
のになっている。

また、上記加熱手段４は、記録画素単位に発熱抵抗体２
１を配列してなる発熱体アレイで構成され、各発熱抵抗
体２１はスリット状空間部２の一側面開口縁に而して配
設されており、各発熱抵抗体２１には夫々一対の通電用
電極２２が接続されている。そして、上記各通電用電極
２２間には加熱ｆｉ１１１２１１手段７からの制御信号
に応じて開閉動作するスイッチング索子２３が接続され
ている。尚、符号２４は上記発熱抵抗体２１及び各通電
用電極２２を絶縁被覆する絶縁層、２５は各発熱抵抗体
２１への通電用電源である。

更に、上記静電界形成手段６は、上記絶縁層２５上に設
けられた導電層３１と、上記インク３面から所定距離だ
け離間配置され且つ記録シート５の支持面どしても機能
するロール状の静電誘導用電極３２と、導電層３１及び
静電誘導用電極３２間に介装されてインク３面から静１
ｍ導用１４ｆ！３２側に向かう静電界を形成する静電誘
導用電源３３とで構成されている。

更にまた、上記加熱制御手段７は、例えば第３図に示す
ように、記録画素数に対応して設けられ旦つ画像情報の
濃度レベル値に対し逆比例的に応じた時間情報に変換し
て出力する複数のリードオンリメモリ（以下ＲＯＭとい
う）４１（具体的には４１−１．４１−２・・・・・・
４ｌ−ｉ）と、各ＲＯＭ４１からの出力に応じた時間だ
けダウンカウント作動するダウンカウンタ４２（具体的
には４２−１．４２−２・・・・・・４２−ｉ）とで構
成され、ダウンカウンタ４２はそのダウンカウント作動
中だけローレベル信号を出力するようになっている。そ
して、上記発熱抵抗１体２１〈具体的には２１−１．２
１−２・・・・・・２ｌ−ｉ）の各スイッチング素子２
３　（２３−１，２３−２・・・・・・２３−ｉ）は二
つの入力端子を右するアンドゲートで構成されており、
各スイッチング素子２３の一方の入力端子には各ダウン
カウンタ４２の出力が入力されると共に、各スイッチン
グ素子２３の他方の入力端子には最大加熱エネルギに対
応する最長パルス幅を有する共通入力信号Ｍが入力され
ている。この実施例にａ３いて、画像情報Ｇは複数ビッ
トからなるもので、その数値が濃度階調レベルを示して
いる。そして、各画素に対応した画像情報Ｇは階調のビ
ット数分のレジスタを多段に配してなるシフトレジスタ
４５に順次格納され、このシフトレジスタ４５から画像
情報Ｇ群が所定のクロックタイミングＣＬで上記各ＲＯ
Ｍ４１の入力端に入力されるようになっている。そして
また、上記各スイッチング索子２３のオン動作時間は、
第４図に示すように、画像情報Ｇの濃度レベルに応じた
ドツト径ｄ（μｍ）の記録画素を得る上で必要な熱エネ
ルギＱ（ｆｆｌＪ＞を実測してプロットしてなる特性曲
線ｍに基づき設定され、各ＲＯＭ４１内の時間データは
上記スイッチング索子２３のオン動作時間に応じＣ適宜
決定されている。この場合において、上記特性曲線ｍは
、各記録画素に対応した発熱抵抗体２１の抵抗値のばら
つき、発熱抵抗体２１の寸法のばらつき、スリット状空
間部２のギャップのばらつき等に応じて各記録画素毎に
箕なるため、各ＲＯＭ４１内のテーブル内容は各記録画
素毎の別個の特性曲線ｍに基づいて設定されている。

次に、この実施例に係るインクジェット記録装置の作動
を説明する。

ｆｆ１３図において、−回の印字動作で記録し１ｆ：Ｉ
る多噴レベルの画像情報Ｇ群がシフ１〜レジスタ４５に
セットされると、所定のクロックタイミングＣ［て各画
像情報Ｇが各ＲＯＭ４１内に入力され、各ＲＯＭ４１か
らは上記各画像情報Ｇの濃度レベルに対し逆比例的に応
じた時間データＴ（具体的にはＴ１、Ｔ２・・・・・・
Ｔ、）が出力される。そして、各時間データＴが各ダウ
ンカウンタ４２に入力されると、各時間データＴに応じ
て各ダウンカウンタ４２が作動する。このとき、第５図
（ａ）ないしくＣ）に示ずように、各スイッチング素子
２３の共通入力信号Ｍは最大加熱エネルギに対応する最
長パルス幅ｔ。ＡＸに設定されており、ダウンカウンタ
４２の作動中には各スイッチング素子２３へのダウンカ
ウンタ４２の出力Ｎはローレベル信号に設定されている
ため、各スイッチング素子２３の出力Ｘはダウンカウン
タ４２のダウンカウント終了タイミングから最長パルス
幅の終了タイミングまでハイレベル信号となり、この間
合発熱抵抗体２１が発熱する。このため、各発熱抵抗体
２１に対応したインク３部分には、第６図に示すように
、夫々画像情報Ｇの濃度レベルに応じた熱エネルギＱが
印加されることになる。すると、対応するインク３部分
が上記熱エネルギＱによって加熱され、加熱範囲におい
てインク３の粘度及び表面張力が低下すると共に導電率
が向上する。一方、第５図イｄ）に示すように、例えば
静電界印加パルスＨが各発熱抵抗体２１出力の終了タイ
ミングと重なるように設定されているとすれば、加熱さ
れたインク３表面には導電層３１と静電誘導用電極３２
との間に形成される静電界Ｓが作用するため、上記加熱
されたインク３部分は上記静電界Ｓに沿って記録シート
５側へ飛翔し、隆起したインク柱３ａの端部が記録シー
ト５に接触してインクドツトＤが形成されるのである。

このとぎ、上記熱エネルギＱが大きいと、第６図に実線
で示すように、対応するインク３部分の実質的加熱領域
Ａが大きくなるため、飛翔可能なインク３領域が増加し
、その分、記録シート５へのインク３の付Ｍｍが増加し
て径寸法ｄの大きなインクドツトＤを形成するのに対し
、上記熱エネルギＱが小さいと、第６図に二点鎖線で示
ずように、対応するインク３部分の実質的加熱領域Ａが
小さくなるため、飛翔可能なインク３ｆｆｊＨが減少し
、その分、記録シート５へのインク３の付着ωが減少し
て径寸法ｄの小さなインクドツトＤを形成するのである
。このようにして形成されたインクドツトＤは熱エネル
ギＱ１言い換えれば各画像情報Ｇの濃度レベルに応じた
乙のとして再現されるのである。

特に、この実施例においては、各ＲＯＭ４１内のテーブ
ル内容は、各記録画素に対応する発熱抵抗体２１の抵抗
値のばらつき等を考慮して夫々別異の特性曲線ｍに基づ
いて設定されるため、印加すべき熱エネルギ場を各記録
画素毎に独立に制御することが可能になり、その分、画
像情報Ｇの濃度レベルに応じたインクドツトＤの径寸法
を各記録画素において均一なものにすることができる。

尚、記録画素のドツト径をそれほど精度良く再現する必
要がない場合には、各ＲＯＭ４１内のテーブル内容を一
律に設定してもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るインクジェッ
ト記録方法によれば、熱静電インクジェット記録方法を
前提とし、印加すべき熱エネルギを画像情報の濃度レベ
ルに応じて制御し、記録画素のドツト径を適宜調整でき
るようにしたので、インクジェット記録方法において、
多階調の記録画像を得る上でディザマトリクス等の面積
階調法を用いる必要がなくなり、解像度の低下及び信号
処理の複雑化を有効に防止しながら、多階調の記録画像
を容易に再現Ｊることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るインクジェット記録方法を実現
する装置の一実施例を示す概略説明図、第２図は実施例
において用いられるヘッド本体周辺の構成を示す斜視説
明図、第３図は実施例において用いられる画像制御手段
の具体例を示ｔ　Ｓ２明図、第４図は第３図のＲＯＭテ
ーブルの内容を設定する際の特性グラフ図、第５図（ａ
）ないしくｄ）は実施例に係るインクジェット記録装置
の各部の作動状態を示すタイミングチャート、第６図は
この発明に係るインクジェット記録方法による記録動作
過程を示す説明図である。 ［符号の説明］ （１）・・・ヘッド本体 （２）・・・スリン］・状空間部 （３）・・・インク （４）・・・加熱手段 （５）・・・記録シート （６）・・・静電界形成手段 （７）・・・加熱制御手段 特許出願人　　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　
　　弁理士　　中村　智廣（外２名） １：ヘッド、不４本 ２；スリットノ、ｔｌｓｊｊｌｔｆ ７°加Ｆ制卸手収 第１図 第３図 第４図 ｍシπ】−ｉ３工じ？−ルイ” 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像情報に応じた熱エネルギを対応するインク部分
   に印加し、インクと記録シートとの間に形成される静電
   界に基づき、加熱されたインク部分を記録シート側へ飛
   翔させるに際し、各画像情報の濃度レベルに応じて熱エ
   ネルギ量を制御し、この熱エネルギ量の変化に応じてイ
   ンク飛翔量を調整するようにしたことを特徴とするイン
   クジェット記録方法。 ２）熱エネルギ制御は画像情報の濃度レベルに応じて通
   電時間を変化させることにより行われることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録方法
   。