(57)【要約】【課題】複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供すること。【解決手段】記録ヘッドから吐出された飛翔中のインク滴に対して、加熱エネルギを投入するか、投入しないかによってインク滴の径を変化させる。【選択図】図２
2010143054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出口からインク滴を吐出して記録を行う記録部を備えたインクジェット記録装置において、
前記吐出口から吐出された前記インク滴に対して、熱エネルギを投入する手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記熱エネルギは光であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記光はレーザ光であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
スリットが形成されたスリット部材を備え、該スリット部材の前記スリットによって、前記熱エネルギを投入する領域を画設することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記熱エネルギを前記複数の吐出口から吐出された前記インク滴に対して選択的に投入することが可能である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記熱エネルギを投入する前記手段からの熱エネルギの発生の有無によって前記熱エネルギを選択的に投入することが可能であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記スリット部材には、該スリット部材のスリットを開閉可能な遮蔽板が設けられており、該遮蔽板の開閉によって、前記熱エネルギを前記複数の吐出口から吐出された前記インク滴に対して選択的に投入することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記熱エネルギを投入する前記手段は、単位時間あたりの加熱量を制御可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記熱エネルギを投入する前記手段は、加熱時間を制御可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
複数の吐出口からインク滴を吐出して記録を行う記録工程を備えたインクジェット記録方法において、
前記吐出口から吐出された前記インク滴に対して、熱エネルギを投入する工程を備えていることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１１】
前記熱エネルギは光であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１２】
前記光はレーザ光であることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１３】
スリットが形成されたスリット部材の前記スリットによって、前記熱エネルギを投入する領域を画設することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【請求項１４】
前記熱エネルギを前記複数の吐出口から吐出された前記インク滴に対して選択的に投入することが可能である請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【請求項１５】
前記熱エネルギを投入する前記手段からの熱エネルギの発生の有無によって前記熱エネルギを選択的に投入することが可能であることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１６】
前記スリット部材のスリットを開閉可能な遮蔽板によって、前記熱エネルギを前記複数の吐出口から吐出された前記インク滴に対して選択的に投入することを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１７】
単位時間あたりの加熱量を制御可能である前記熱エネルギを投入する前記手段を用いることを特徴とする請求項１０ないし請求項１６のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【請求項１８】
加熱時間を制御可能である前記熱エネルギを投入する前記手段を用いることを特徴とする請求項１０ないし請求項１７のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に対してインクを吐出することで記録を行うインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関するものである。更に詳しくは、吐出するインクの量を任意に制御することが可能なインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式による記録は、微細なノズルからインクを小滴として吐出して、文字や図形を記録媒体表面に記録を行う。インクジェット方式の記録としては、特許文献１で開示されているような、ノズル部分に貯えたインクをノズルの吐出部に極近い部分で電気熱変換素子を用いて急速に加熱して泡を発生させ、その泡による体積膨張を利用してインクを断続的に吐出する方法がある。また別の方法として、特許文献２に示されるような、電歪素子を用いて電気的信号を機械的信号に変換し、ノズルヘッド部分に貯えたインクを断続的に吐出する方法も実用化されている。
【０００３】
このようなインクジェット方式による記録方法は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等のＯＡ機器に加え、今日ではカラーフイルタの製造や、電子放出素子の製造にも用いられている。
【０００４】
このように多用な用途に用いられるようになったインクジェット方式の記録方法では、それぞれの用途に応じて様々な大きさのインク滴を吐出することが求められている。そこで従来は異なるサイズのインク滴を吐出するため、異なるサイズの電気熱変換素子（以下、ヒータともいう）を同一のノズル内に配置し、個々に使い分けて駆動することで同一ノズルから異なるサイズのインク滴を吐出する方法が特許文献３に開示されている。また、圧力発生素子に印加する最大および最小印加電圧を調整することで、吐出するインク滴の大きさを変える方法が特許文献４に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−５９９１１号公報
【特許文献２】特開平２−５１７３４号公報
【特許文献３】特開平８−１８３１７９号公報
【特許文献４】特開平２−６１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献３のような、同一のノズルに異なるサイズのヒータを配置するといった方法は、同一ノズルで異なるサイズのインク滴を吐出させることになる。この場合、吐出するインク滴のサイズによって、インク流路へのインク供給元からのインク供給速度（リフィル速度）が変化する。これは、サイズが大きなインク滴を吐出する方がインクの消費量が多いため、その分のインク供給に時間を要するからである。そのため、サイズが大きなインク滴とサイズの小さなインク滴を同時に連続して吐出する場合、サイズが大きなインク滴の吐出を担うインク流路へは、インクの供給が間に合わずインクを吐出できなくなることがある。したがって、特許文献３のような方法の場合、吐出するインク滴のサイズ毎に吐出するタイミングを分けることが必要であり、前述のように、異なるサイズのインク滴を同時に吐出することは難しかった。
【０００７】
また特許文献２の方法では、印加電圧の調整に多大な時間がかかると共に複雑な印加電圧波形の制御システムが必要になる。
【０００８】
よって本発明は、複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのため本発明のインクジェット記録装置は、複数の吐出口からインク滴を吐出して記録を行う記録部を備えたインクジェット記録装置において、前記吐出口から吐出された前記インク滴に対して、熱エネルギを投入する手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のインクジェット記録方法は、複数の吐出口からインク滴を吐出して記録を行う記録工程を備えたインクジェット記録方法において、前記吐出口から吐出された前記インク滴に対して、熱エネルギを投入する工程を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インクジェット記録装置に吐出口から吐出されたインク滴に対して、熱エネルギを投入する手段を備える。これによって、複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録装置を実現することができた。
【００１２】
また、本発明によればインクジェット記録方法は、吐出口から吐出されたインク滴に対して、熱エネルギを投入する工程を備えている。これによって、複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録方法を実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態を適用可能なインクジェット記録装置１００を示した斜視図である。キャリッジ１０に搭載されたインクジェット記録ヘッド（記録部）１には、所定方向に配列する複数個、例えば２５６個の吐出口が設けられている。それぞれの吐出口に個別に設けられたインク流路には、インク吐出に利用されるエネルギを発生する素子が設けられている。そして、この素子が発生するエネルギによって生じる圧力でインクを吐出することができる。また、インクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）１は、キャリッジ１０に対して着脱自在に装着されるものであり、これにより、新たな記録ヘッドやインクタンクへの交換などが可能となる。
【００１４】
紙やプラスチック薄板等の記録媒体４は、搬送ローラおよび排紙ローラ１４の回転駆動に伴い矢印Ａ方向に搬送される。これに対し、キャリッジ１０は、ガイドシャフト１１によってその移動が案内され、また、駆動ベルト１２を介してキャリッジモータ１３の駆動力が伝えられることにより、ガイドシャフト１１に沿って往復移動することができる。これにより、記録ヘッド１を記録媒体４に対して移動させ、同時にデータに応じてそれぞれのインクを吐出することにより、記録を行うことができる。
【００１５】
図２は、図１のインクジェット記録装置１００の記録ヘッド１で記録媒体４に記録を行う様子を模式的に示した図であり、説明を容易にするため１つの吐出口による記録の様子を示している。また、図３は、図２の視点から記録ヘッド１に対して９０°移動した位置での視点の、記録ヘッド１で記録媒体４に記録を行う様子を示した模式的な側面図である。記録ヘッド１には、インク流路２と吐出口３とが形成されており、吐出口３と対向する位置の記録媒体４にインク滴７が吐出される。記録ヘッド１および記録媒体４の側部には、スリット部材５および加熱源６が設けられており、スリット部材５によって、記録ヘッド１から記録媒体４に対して吐出されたインク滴７に加熱エネルギ８を投入可能な領域を画設している。
【００１６】
加熱源６から加熱エネルギ８をスリット部材５に向けて投入し、加熱エネルギ８がスリット部材５を通過することによって、吐出口３から吐出されたインク滴７の吐出経路を含む所定の領域に加熱エネルギ８を投入することができる。
【００１７】
以下に実験を行った内容について詳細に説明する。  
実験では、電歪素子を用いたインクジェット記録ヘッド１で、吐出されるインク滴の直径が３０μｍ、吐出速度５ｍ／ｓｅｃになるように設定した。インク内容は重量比で水９９．９％にポリビニルアルコール０．１％を溶融させたものを用いた。記録媒体には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。インクジェット記録ヘッド１の吐出口３と青板ガラスの間隔は４００μｍ、スリット部材５のスリット寸法は縦３００μｍ、横５０μｍとした。加熱源６としてＨｏ：ＹＡＧレーザを用いて、加熱エネルギ６にはレーザ光を用いた。レーザ光の条件は、直径３５０μｍ、照射エネルギを２０ｍＪ／パルス、パルス幅２５０μｓｅｃとした。実験環境は温度３０℃、湿度４０％だった。
【００１８】
以上の条件のもと、飛翔しているインク滴７にレーザ光を照射した場合と、レーザ光を照射しない場合とで記録を行い、そのインク滴の寸法を比較した。その方法としては、青板ガラスを挟んでインクジェット記録ヘッド１と反対側から顕微鏡を用い高速撮影により着弾時のインクの直径を計測した。その結果、レーザ光を照射した場合のインク滴の直径は３８μｍであり、レーザ光を照射しない場合のインク滴の直径は５６μｍだった。
【００１９】
このように、吐出した飛翔中のインク滴に対してレーザ光を照射することで、インク滴の直径を３０％以上小さくすることができた。
【００２０】
この方法は、インク滴７を吐出する吐出口３に対応した加熱源６（Ｈｏ：ＹＡＧレーザ）を吐出のタイミングに合わせて駆動するだけなので、複雑な制御を要することなく実施することができる。また、インク滴７を吐出する機構と、インク滴７のサイズを制御するレーザ光照射機構とは別であるため、インク滴７のサイズ毎に吐出タイミングを分けることは不要であり、異なったサイズのインク滴で同時に記録することが可能である。
【００２１】
また、加熱源６として用いたレーザ光照射機構は、単位時間あたりの加熱量を制御することが可能であり、さらに、加熱時間も制御可能である。
【００２２】
このように、記録ヘッドから吐出された飛翔中のインク滴に対して、加熱源が加熱エネルギを発生するか、しないかによって選択的にインク滴の径を変化させる。これによって、複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することができた。
【００２３】
なお、任意の領域に加熱エネルギ８を投入する手段としては、ここで示したスリット部材５にかぎらない。また、本実施形態のように、インク滴７に対して直接照射する方法に限らず、鏡等を用いて反射させて照射する方法でもよい。さらにまた、加熱源の配置についても、インク滴にエネルギを照射できる構成であればどこに配置してもよい。さらに、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ以外の加熱源を用いてもよい。
【００２４】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。  
図４は、本実施形態のインクジェット記録装置１００の記録ヘッド１６で記録媒体４に記録を行う様子を模式的に示した側面図である。本実施形態の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるため、ここでは特徴的な構成についてのみ説明する。
【００２５】
本実施形態の記録装置１００の記録ヘッド１６に備えられたスリット部材１５は、各スリット部にスリットを開閉可能な遮蔽板９を備えている。この遮蔽板９は、各スリットを独立して開閉することが可能であり、この遮蔽板９によって閉じられたスリットに対して照射されたレーザ光は遮蔽板９に遮られてスリットを通過することができない。したがって、遮蔽板９によって閉じられたスリットに対応した吐出口から吐出されたインク滴にはレーザ光が照射されず、インク滴は吐出時の径を保ったまま記録媒体に着弾する。
【００２６】
遮蔽板９が開いたままのスリットに対応した吐出口から吐出されたインク滴にはレーザ光が照射されることから、第１の実施形態と同様にインク滴の直径を小さくすることができる。
【００２７】
以下に実験を行った内容について詳細に説明する。  
実験では、電歪素子を用いたインクジェット記録ヘッド１６で、吐出されるインク滴の直径が３０μｍ、吐出速度５ｍ／ｓｅｃになるように設定した。インク内容は重量比で水９９．９％にポリビニルアルコール０．１％を溶融させたものを用いた。記録媒体には縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ０．５ｃｍの青板ガラスを用いた。インクジェット記録ヘッド１６の吐出口３と青板ガラスの間隔は４００μｍ、スリット部材１５のスリット寸法は縦３００μｍ、横５０μｍとした。ただし、３つあるスリットのうち、真中のスリットは遮断板９によって塞いでレーザ光がインク滴に照射されないようにした。加熱源６にはＥｒ：ＹＡＧレーザを用いた。レーザ光を直径３５０μｍ、照射エネルギを１８ｍＪ／パルス、パルス幅２５０μｓｅｃとした。実験環境は温度３０℃、湿度４０％だった。
【００２８】
以上の条件のもと、飛翔しているインク滴７にレーザ光を照射した場合と、レーザ光を照射しない場合とで記録を行い、そのインク滴の寸法を比較した。その方法としては、青板ガラスを挟んでインクジェット記録ヘッド１６と反対側から顕微鏡を用い高速撮影により着弾時のインクの直径を計測した。その結果、レーザ光を照射した場合のインク滴の直径はそれぞれ３７μｍ、３６μｍ、レーザ光を照射しないインク滴の直径は５５μｍだった。
【００２９】
このように、吐出した飛翔中のインク滴に対してレーザ光を照射することで、インク滴の直径を３０％以上小さくすることができた。
【００３０】
この方法は、インク滴７を吐出する吐出口３に対応したスリットの遮蔽板９を吐出のタイミングに合わせて開閉するだけなので、複雑な制御を要することなく実施することができる。また、インク滴７を吐出する機構と、インク滴７のサイズを制御するための遮蔽板９の開閉機構とは別であるため、インク滴７のサイズ毎に吐出タイミングを分けることは不要であり、異なったサイズのインク滴で同時に記録することが可能である。
【００３１】
このように本実施形態では、遮蔽板９によるスリットの開閉によってインク滴に対するレーザ光照射の有無を作り出し、異なるサイズのインク滴を形成して記録を行った。これによって、複雑な制御システムを必要とすることなく、異なるサイズのインク滴で同時に記録することが可能であるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することができた。
【００３２】
なお、遮蔽板９の材料や開閉の方法については、レーザ光を任意に遮断できる構成であれば自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態を適用可能なインクジェット記録装置を示した斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録装置の記録ヘッドで記録媒体に記録を行う様子を模式的に示した図である。
【図３】図２の視点から記録ヘッドに対して９０°移動した位置での視点の、記録ヘッドで記録媒体に記録を行う様子を示した模式的な側面図である。
【図４】第２の実施形態のインクジェット記録装置の記録ヘッドで記録媒体に記録を行う様子を模式的に示した側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  インクジェット記録ヘッド
３  吐出口
４  記録媒体
５  スリット部材
６  加熱源
７  インク滴
８  加熱エネルギ
９  遮蔽板
１０  キャリッジ
１１  ガイドシャフト
１２  駆動ベルト
１５  スリット部材
１６  記録ヘッド
１００  インクジェット記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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