JPH02160557A - インクジェットプリンタ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インク滴を噴射させて記録部材に直接付着さ
せることで、画像を形成するインクジェットプリンタに
関し、詳述すると、帯電着色粒子を含有するインクの充
填室と、インク吐出口と、充填室内のインクをインク吐
出口から吐出させる吐出機構を備えたインクジェットプ
リンタに関する。

〔従来の技術〕

この種のインクジェットプリンタでは、出力画像の高品
位化を達成するため、解像度を低下させることなく階調
性を確保することのできる階調表現方式が望まれている
。従来よりインクジェットプリンタの階調表現方式とし
ては、１画素（１ドツト）ごとに付着インク量を加減し
て、インクにより形成されるドツト径を変更することで
階調性を表現する方式が知られている。

しかしながら、この段調表現方式では中間調の再現が不
充分であり、特に低濃度域でこの問題が顕著である。ま
た、上記問題を解決するものとして、１画素ごとに付着
インク濃度を変化させて、ドツト径は一定のもとて濃淡
の変位をつけることにより、解像度を一定レベルに保ち
ながら階調性を表現する方式が知られている。

この濃度変更による階調表現方式を採用するインクジェ
ットプリンタとしては、互いに濃度の異なるインクを噴
射するための複数のノズルを一列に設けるとともに、そ
れらノズルの夫々にインク吐出機構を備えさせて記録ヘ
ッドを構成し、個々のノズルを選択的に駆動することに
よって濃淡の変化をつけるようにした装置が知られてい
る。（電子通信学会技術研究報告ＥＤ８５−２７）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記装置においては、濃度の異なるインクの数
に対応した数のノズルが必要であり、多段階にわたって
濃度を変化させるためには多数のノズルが必要となって
、構造が大型複雑となる。

しかも、複数のノズルのうち所定濃度に対応する１つの
ノズルを選択し、その選択されたノズルを記録紙の所定
の画素形成位置に対応する位置に移動させたのちインク
を吐出させることで記録するのであるが、対応位置とノ
ズルとの距離はノズルによって異なるため、記録紙とノ
ズルの相対位置制御が複雑になる。

以上の結果、ノズルの数が少数に制限され、結局限られ
たインク種類のもとて階調性を上げるには、面債階調法
（デイザ法）を併用することが必要となり、中間調再現
性の低下につながっていた。

特に、今日では、記録速度を上昇させるために、記録紙
の幅方向に沿って複数のノズルを並設する、いわゆるマ
ルチノズル化が望まれている。しかし、上記装置にマル
チノズルを適用させようとすると、濃度の異なるインク
の数！こ対応した複数のノズルを１画素に対応する１組
として、それら１組のノズルを記録紙の幅方向に沿って
複数組並設しなければならず、より一層構造が大型複雑
化し、かつ、制御も複雑化するため、マルチノズルの適
用がほとんど不可能である。

また、今日ではマルチカラー化も望まれているが、その
ようなマルチカラー化を上記装置をもって実現しようと
すると、イエロウ（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ
）の各色夫々について異なる濃度のインクで噴出するた
めのノズルが必要となってノズル数が単色の場合の３倍
となる。

その結果、マルチノズル化はもちろん、シングルノズル
の場合であっても、はとんど実現不可能である。

本発明の目的は、上述した欠点を解消する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明によるインクジェット
プリンタは、前記充填室に、画像信号に応じて吐出する
インクの帯電着色粒子濃度を変化させるための電極を設
けであることを特徴とする。

〔作　用〕

つまり、充填室に設けた電極に電圧を印加することによ
って、ノズル内のインク溶媒中の帯電着色粒子を充填室
内に引き寄せる静電引力を発生させることができ、前記
電極に印加する電圧値若しくは極性又は印加時間を変え
ることによって、静電引力の大きさ等を変えて充填室内
に引き寄せる帯電着色粒子の数を変えることができる。

それによって充填室内のインク濃度を無段階に変えるこ
とができるので、電極への電圧印加後に吐出機構を作動
させて充填室内のインクを吐出させることにより、１つ
のノズルから濃度の異なるインク滴を噴射できる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

インクジェットプリンタは、マルチノズルヘッドを有し
、このマルチノズルヘッドは、マイクロマシーニング技
術を用いて、電気絶縁性の基体（１）に、角筒状の複数
のノズル（Ａ）をそれらのインク吐出口（２）が同一方
向に向く状態で記録幅方向に並置形成し、かつ、各ノズ
ル（Ａ）の夫々にインクの吐出機構（３）を付設して構
成しである。

前記基体（１）のうち、各ノズル（Ａ）の他端部の近傍
相当箇所には、各ノズル（Ａ）へのインクの供給孔（４
）を形成し、かつ、逆止弁（５）を取付けである。

そして、各ノズル（Ａ）は、前記吐出口（２）と前記供
給孔（４）との間の内部空間のうち吐出口（２）側をイ
ンクの充填室（６）に、かつ、供給孔（４）側を供給路
（７）に夫々するものである。

前記充填室（６）の内壁には、供給路（７）の内壁に取
付けた電極（８ｂ）と協働して画像信号に応じた電圧を
印加するだの濃度制御用の電極（８ａ）を取付けである
。供給路（７）側の電極（８ｂ）は接地し、充填室（６
）側の電極（８ａ）には後述の画像信号に接続しである
。

前記吐出機構（３）は、前記供給路（７）土壁をインク
加圧用のダイヤフラム（３ａ）に形成し、その上部にそ
のダイヤフラム（３ａ）を加圧作動させるためのアクチ
ユエータ（３ｂ）を設けて構成しである。前記アクチユ
エータ（３ｂ〉は、ＰＺＴ等の圧電素子（９）の薄板を
、その分極方向を交互に積層して構成しである。

つまり、吐出機構（３）は、前記圧電素子（９）に電圧
を印加することにより、前記供給路（７）を加圧して、
前記充填室（６）内の一定量のインクを吐出させ、その
後の前記供給路（７）内の減圧により、前記供給路（７
）にインクを吸引補充するものである。なお、加圧時に
おけるインクの逆流は前記逆止弁（５）がその加圧によ
り閉じることで防止され、減圧時におけるインクの吸引
は、逆止弁（５）がその減圧により開くことで保証され
ている。

インクは、イソパラフィン系溶媒等の高抵抗溶媒中に、
有機又は無機顔料及び染料を核とし、その表面に樹脂層
を形成した０、１μｍ程度の粒径の着色分散質（以下着
色粒子と記す）　（１０）を分散させて構成してあり、
もって着色粒子（１０）に分散性を持たせると同時に、
正の電荷を帯電させである。

なお、基体（１）は、供給路（７）および充填室（６）
となる断面角形の溝を形成した下部基体（１八）と、そ
れに重なって溝の上部開口を閉塞する上部基体（ＩＢ）
との２つから成る。

従って、上述したノズル（Ａ）　においては、第３図及
び第４図に示すように、前記充填室（６）側の電極（８
ａ）に、後述の画像信号に対応して、前記着色粒子（１
０）の帯電電荷と逆極性の電圧、つまり負の電圧を印加
すると、そのときの印加電圧値に応じて電極（８ａ）と
電極（８ｂ）との間に発生する電界（Ｅ）により前記着
色粒子（１０）が前記充填室（６）に移動する。そΦ移
動する前記着色粒子（１０）の■は、前記電界（Ｅ）の
強度により制御される。すなわち、供給路（７）側の接
地された電極（８ｂ）に対して、前記充填室（６）側の
電極（８ａ）への印加電圧値を負の高い値にする程、前
記充填室（６）に移動する前記着色粒子（１０）の数が
増し、従って充填室（６）内のインクの濃度が高くなり
、逆に前記電極（８ａ）への印加電圧値を正又は負の低
い値にする程、インクの濃度は低くなるのである。

そして、前記ノズル（Ａ）を備えたインクジェットプリ
ンタは、ホストコンピュータ　（図示せず）等から電送
される画像情報信号（Ｓ）を信号処理回路（Ｃ）により
処理して、前記電極（８ａ）及び前記アクチユエータ（
３ｂ）の電極に夫々前記画像情報信号（Ｓ）に対応する
電圧を印加することにより、各ノズル（Ａ）を駆動して
、記録紙上に記録するようになっている。

前記信号処理回路（Ｃ）は、第５図及び第６図に示すよ
うに、ノズル制御回路（１１）、Ｄ／Ａ変換回路（１２
）、比較回路（１３）、濃度制御回路（１４）、吐出制
御回路（１５）から構成しである。

前記ノズル制御回路（１１）は、前記画像情報信号（Ｓ
）を入力し、演算処理した結果、画像信号（Ｓｌ）と複
数のタイミング信号を出力するものである。

前記画像信号（Ｓｌ）は、１画素ごとの階調すなわち濃
淡を表わす複数本のデジタル信号で、時系列的に出力さ
れる。

前記タイミング信号は、前記画像信号（Ｓｌ）の１画素
ごとの信号出力切換タイミングを示すクロック信号（Ｓ
２）と、複数画素からなり、かつ、記録紙幅に相当する
１ライン分の出力タイミングを示す第１ゲート制御信号
（Ｓ３）と、第２ゲート制御信号（Ｓ４）と、ラッチ信
号（Ｓ、）とからなる。

前記Ｄ／Ａ変換回路（１２）は、前記画像信号（Ｓ、）
をアナログ電圧に変換出力する回路で、その出力端子を
前記比較回路（１３）及び前記濃度制御回路（１４）に
接続しである。

前記濃度制御回路（１４）は、前記アナログ電圧を、前
記クロック信号（Ｓ２）に同期して１ラインごとに取込
むアナログシフトレジスタ（１４ａ）と、アナログシフ
トレジスタ（１４ａ）からの出力電圧を、画素ごとに対
応した（＋ｖｈ、）カら（−ｖｈｔ）の間の電圧に増幅
する増幅器（１４ｂ）で構成してあり、各増幅器（１４
ｂ）の出力端子は、前記ノズル（Ａ）の充填室（６）　
に設けである電極（８ａ）の夫々に接続しである。

尚、前記増幅器（１４ｂ）には、バイアス電圧（Ｖｂ）
を印加しである。

前記比較回路（１３）は、前記Ｄ／Ａ変換回路（１２）
から出力されるアナログ電圧と、所定電圧とを比較し、
画素を形成するか否か、つまりインクを吐出させるか否
かを示すデジタル信号に変換する回路で、その出力端子
を前記吐出制御回路（１５）に接続しである。

前記吐出制御回路（１５）は、前記クロック信号（Ｓ、
）に同期して前記比較回路（１３）からの出力信号を取
込むシフトレジスタ（１５ａ）　　と、１ライン分の信
号取込み後、前記ラッチ信号（Ｓ、）に同期して保持す
るラッチ回路（１５ｂ）　と、そのラッチ回路（１５ｂ
）の出力信号を前記第２ゲート制御信号（Ｓ４）に基づ
いて駆動回路（１５ｄ）に伝達するゲート回路（１５ｃ
）とからなる。

前記駆動回路（１５ｄ）の出力端子の夫々は、前記アク
チュエータ（３ｂ）の電極に接続してあり、電圧（ｖｈ
２）の印加で、アクチュエータ（３ｂ）が吐出作動する
。

すなわち、前記充填室（６）側の電極（８ａ）に、前記
画像信号（Ｓｌ）に対応した電圧を所定時間（ｔ、）印
加して、インク濃度を調整した後、前記アクチュエータ
（３ｂ）を所定時間（ｔ２）駆動することによって、所
定の濃度のインクを一定量吐出させるようになっている
。

また、第７図に示すように、前記ノズル（Ａ）は、前記
供給路（７）　と前記吐出口（２）との間で移動自在な
軟質の磁性体からなるノズルクリーナ用の小片（１６）
を備えである。そして、ノズル（Ａ＞の使用時には、前
記供給路（７）側に電磁石（１７）を取付けることによ
り、インクの吐出に支障をきたさないように、前記小片
（１６）を供給口（４）よりも他端側の部分に引寄せ固
定し、ノズル（Ａ）の休止時には、電磁石（１８）を付
設したストッパ（１９）を前記吐出口（２）側に当接さ
せて、前記小片（１６）を引寄せて前記吐出口（２）　
を塞ぐことによりノズルの詰まりを防止するようになっ
ている。

また、万−詰まりが生じたときにも、前記２つの電磁石
（１７）、　（１８）をともに取付けて交互に駆動する
ことにより、前記小片（１６）をノズル内部の全長にわ
たって往復移動させてノズル内の閉塞物を除去するよう
になっている。

〔別実施例〕

以下に本発明の別実施例を説明する。

［１］上記実施例ではマルチノズルヘッドを構成するノ
ズル＜Ａ）を示したが、本発明は、記録紙の幅方向に移
動しつつ記録を行なうシングルタイプのノズルにも適用
できる。

［２コ上記実施例ではインクとして、正極性に帯電する
着色粒子（１０）を含有するものを示したが着色粒子（
１０）としては、負極性に帯電するものであっても良く
、この場合は、充填室（６）に設けた電極（８ａ）への
印加電圧の極性を反転させることにより、同様の効果が
得られる。

［３］上記実施例では、画素の階調に応じて充填室（６
）内のインク濃度を調整するために、電極（８ａ）に一
定時間印加する電圧値又は極性を可変にしているが、一
定値の電圧で印加時間を可変することにより、インク濃
度を調整するようにしても良い。

［４コさらに、電圧値、極性、印加時間の組み合わせに
よって濃度を調整しても良い。

［５］吐出機構（３）としては、第９図に示すように、
供給路（７）内壁に発熱抵抗体（３ｃ）を設け、これに
電圧を印加して、発熱させ、もってインク中に気泡を発
生させてインクを吐出させるいわゆるバブルジェット方
式でも良い。

［６コさらに、吐出機構（３）としては、第１０図に示
すように、供給路（７）の土壁から形成したダイヤフラ
ム（３ａ）上に、多層配線によるコイル（３ｄ）を形成
する一方、供給路（７）の内部下壁に導電性の磁性体か
らなる接地電極（３ｅ）を設けた構成としても良い。

つまり、コイル（３ｄ）に通電すると磁場が発生し、磁
性体からなる前記接地電極（３ｅ）に引付けられて、ダ
イヤフラム（３ａ）が内側に弾性変形するときに発生す
る圧力により、インクを吐出させるのである。

［７］吐出機構（３）による、インクの吐出量を変えて
、１画素の面積を変えるドツト面積階調法を併用しても
良い。この場合さらに階調性が増す。尚、吐出量の変更
は、圧電素子への印加電圧、印加時間又はそれらの組合
せにより行なえば良い。

［８］前記クリーナ用の小片り１６）を一方向に引寄せ
固定する磁石（１７）、　（１８）　としては、永久磁
石であっても良い。

［９コ小片（１６）は、永久磁石であっても良い。この
場合、ノズル両端に配置する電磁石（１７）。

（１８）のうち一方は不要となる。

つまり、一方の電磁石の極性を交互に変化させることに
より、ノズル内の小片（１６）を吸引と反撥で往復移動
させることが可能となる。

［１０］上記実施例では、単色記録用のプリンタを示し
たが、本発明は、１つの画素に対してＹＭＣ用の３本の
ノズルを設け、各ノズルから噴出させるＭＭＣ各種のイ
ンクの濃度制御を行なうことにより、色相、彩度、明度
を多岐に変化させてのマルチカラーを実施できる。

〔発明の効果〕

以上要するに、本発明によれば、充填室に設けた電極へ
の電圧印加制御により、ノズルに供給するインクの濃度
を一定としながらも、１つのノズルから噴射するインク
の濃度を無段階に変更することができるので、解像度を
低下させることなく、階調性、特に中間調再現性を上げ
ることができる。さらに高品位画像を得る際、１画素に
対して、１本のノズルを対応させれば良く、また、マル
チカラー化の場合であっても、１画素に対して３つのノ
ズルを対応させれば良く構造の簡素化および小型化を図
れ、かつ、記録紙とノズルの相対位置制御の容易化を図
れるようになった。

しかも、高解像度、多階調の高品位画像を得ながらも、
１画素に対して１本のノズルを対応させれば良く、また
、マルチカラー化の場合も１画素に対して３本のノズル
を対応させれば良いため、単色の場合はもちろん、マル
チカラーの場合であっても、マルチノズル化が容易で高
速記録が可能となった。

もちろん、ノズルからのインク吐出量を可変にすること
で、１画素の面積を可変にするドツト面積階調法と併用
することにより、より広範な階調性を確保することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るインクジェットプリンタの実施例を
示し、第１図はノズルの分解斜視図、第２図はノズルの
断面図、第３図及び第４図はインク濃度の可変原理を示
す模式図、第５図はノズルの制御回路図、第６図は同タ
イミングチャート、第７図及び第８図はノズルのクリー
ナ機構の断面図であり、第９図及び第１０図はノズルの
別実施例を示す断面図である。 （２）・・・・・・インク吐出口、（６）・・・・・・
充填室、（８ａ）・・・・・・電極、（１０）・・・・
・・帯電着色粒子、（Ａ）・・・・・・ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　帯電着色粒子を含有するインクの充填室と、インク吐
   出口と、充填室内のインクをインク吐出口から吐出させ
   る吐出機構を備えたインクジェットプリンタにおいて、
   前記充填室に、画像信号に応じて吐出するインクの帯電
   着色粒子濃度を変化させるための電極を備えたインクジ
   ェットプリンタ。