(57)【要約】【課題】一般的に求められている画像品質を低下させることなく、色材を分子単位で制御することで高精細な画像を形成することを可能とする画像形成方法並びにその装置を提供する。【解決手段】イオン化した染料ないし顔料を、その分子量に従って分離し、記録媒体へと噴射して画像を形成することを特徴とする高精細画像の形成方法、及びインク供給手段、染料ないし顔料のイオン化手段、イオン化された染料ないし顔料の分子量に従った分離手段とを有することを特徴とする高精細画像形成装置である。【選択図】　　図１
2004090581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化した染料ないし顔料を、その分子量に従って分離し、記録媒体へと噴射して画像を形成することを特徴とする高精細画像の形成方法。
【請求項２】
分子量による分離が、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いにより行われることを特徴とする請求項１に記載の高精細画像の形成方法。
【請求項３】
インク供給手段、染料ないし顔料のイオン化手段、イオン化された染料ないし顔料の分子量に従った分離手段とを有することを特徴とする高精細画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを構成する染料ないし顔料（以下、色材という）を分子単位で制御することで高精細な画像を形成する方法並びにその装置に関し、更に詳しくは、インクの色材をイオン化し、その分子量に従って分離し、小さい分子量の色材を選択的に記録媒体の表面に噴射させることにより高精細画像を形成する方法並びにその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを紙などの記録媒体の表面に噴射することで画像を形成する方法は、インクジェット方式として知られ、各種のプリンタで実用化されている。そして、インクを吐出させる方式として、（１）　例えば、特許文献１に記載のインクジェット記録装置のように、加熱素子でインクを加熱したときに生じる気泡の圧力でインクをノズルから吐出させる電気・熱変換方式、（２）　例えば、特許文献２、３に記載のインクジェット記録装置のように、電場によって分極させた絶縁インク溶媒又は導電性インク溶媒を静電気で引く静電方式が知られている。
【０００３】
上記した電気・熱変換方式のインクジェット記録装置に対しては、インク吐出量が印加電圧に依存しないため、階調記録には不向き、個々のノズルにそれぞれ加熱素子等を設ける必要があるため、ノズルの高密度化が困難、解像度を上げるためにノズル孔径を小さくすると、インクの固化等による目詰まりでインクの吐出安定性が低下することがある、といった技術上の指摘、また、上記した静電方式のインクジェット記録装置に対しては、ノズルの先端付近の電場の変化にインク吐出量が敏感に反応するため、インク吐出量が不安定になりがちであり、また、導電性インクを用いる場合には、ノズルからのインク吐出周波数を制限して、飛翔中のインク液滴間の相互作用を回避する必要があるため、記録速度が低下する、といった技術上の指摘がなされ、これらの点を解決するものとして、特許文献４に記載のプリンター装置が提案されている。
【０００４】
このプリンター装置は、インクの吐出安定性に優れ、しかも高速に高精細・高階調記録を可能にすることを課題とするもので、帯電顔料粒子を含むインクが供給されるスリット内に設けられた複数の吐出電極と、当該複数の吐出電極に対向する対向電極との間に電界を形成し、当該複数の吐出電極の先端からそれぞれ前記対向電極に向けてインク液滴を飛翔させるプリンター装置であって、前記インクに含まれている帯電顔料粒子を前記各吐出電極の先端部で凝集させ、当該帯電顔料粒子の凝集体を５０体積％以上含むインク液滴を飛翔させることを特徴としている。
【０００５】
更に、このプリンター装置は、（１）印刷ドットの直径が約１μｍ〜１０μｍであること、（２）各吐出電極と対向電極との間にパルス電界を印加するパルス電界印加手段を有し、更にそのパルス電界印加手段が、パルス電圧およびパルス幅を変化させることによって印刷ドット直径を変化させる制御手段を有すること、（３）各吐出電極の両側に、それぞれ、インクの流れをガイドする仕切り部材を設け、その仕切り部材の先端（前記インク液滴が流出する先端）が絞られていること、（４）各吐出電極の先端に電界が集中するように、各吐出電極の先端が三角形状に絞られており、その先端角が９０度以下、好ましくは３０度〜７０度であること、の内の少なくとも１つの条件を満たすことにより、前記インクに含まれている帯電顔料粒子を前記吐出電極の先端部で凝集させ、当該帯電顔料粒子の凝集体を含むインク液滴を飛翔させること、を特徴としている。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭５６−９４２９号公報
【特許文献２】
特開昭５６−４４６７号公報
【特許文献３】
特開平８−１７４８１５号公報
【特許文献４】
特開２０００−１２７４１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
時代は常に高精細な画像を求めているが、様々な障壁がある。電子写真方式ではトナーサイズが障壁となっており、最小でも１０μｍの解像度である。インクジェット方式では、インクの吐出安定性の確保、インクの固化による目詰まり発生防止、記録速度の高速化、などが障壁となって高精細な画像の形成が困難となっている。
【０００８】
上記した特許文献４で提案されているプリンター装置では、印刷ドットの直径が１μｍ〜１０μｍであることをうたっているが、現実の装置として１０μｍ未満のドットのものを安定的に噴射可能とするには、依然として解決すべき種々の障壁がある。特に、このプリンター装置では、帯電顔料粒子を吐出電極の先端部で凝集させることで印刷ドットの精細化を行うものであるが、このことは、利用できる色材・溶媒・各種添加剤の種類には自ずから制約が生じることとなり、色再現性、保存性その他画像工学で求められている各種の要請に対してトータルな満足を与えるものではない。
【０００９】
高精細な画像形成は、画像に求められている一般的な要請を合わせて満足させるものでなくてはならず、高精細な画像を求めるあまりに色再現性など画像品質に問題が生じるものであってはならない。
【００１０】
本発明は、上記から明らかなように、一般的に求められている画像品質を低下させることなく、色材を分子単位で制御することで高精細な画像を形成することを可能とする画像形成方法並びにその装置を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高精細画像形成方法は、（１）イオン化した染料ないし顔料を、その分子量に従って分離し、記録媒体へと噴射して画像を形成すること、（２）分子量による分離が、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いにより行われること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る高精細画像形成装置は、（３）インク供給手段、染料ないし顔料のイオン化手段、イオン化された染料ないし顔料の分子量に従った分離手段とを有すること、を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る高精細画像形成方法を具体的に説明する。
【００１４】
図１に示す概念図において、色材を含むインクは、例えばカートリッジ１１などによって装置内に用意されており、ポンプその他のインク供給手段１０によって、プリント部側へと案内供給される。通常タイプのインクジェット方式のプリンターにおいては、インクはカートリッジからインク吐出部へとパイプにより液体状態のまゝで案内供給されるだけであるが、本発明に係る方法・装置においては、液体であるインクは気化手段２０により気化され、インクに含まれる色材はイオン化手段３０によりイオン化され、次いで、イオン化された色材は、分離手段４０によって、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いに従って、大きな分子量の色材と、小さな分子量の色材とに分離され、記録媒体７０に噴射されて画像７１が形成される。使用されなかった分子量の色材を含むインクは別ルートにより回収されて廃棄されるか、或いは、所謂ベタ塗り用のインクとして利用される。
【００１５】
色材の分離において、大きな分子量と小さな分子量とを分ける数値的な分岐点は、例えば分子量３００〜２０００の範囲とする。
【００１６】
本発明の方法・装置で利用されるインクは、供給の途中で気化及び色材のイオン化が行われるので、カートリッジ１１に封入された液体の状態で装置内に供給される態様であることが好ましいが、この態様に限定されるものではなく、最初から気体の状態で装置内に供給される態様、或いは、例えば粒子状ないしは粉体状の固体状態で装置内に供給され、別途供給の溶媒などによって溶解される態様であってもよい。
【００１７】
気化手段２０を説明する。
気化手段２０は、液体状態にあるインクを気体化する手段であるが、インク組成分の全てを完全に気体相に相変化させる態様に限定されるものではなく、ある種の成分が依然として霧状などの液体相に止まる態様も包含される。従って、気化手段２０としては、例えば、加熱による蒸発、加熱して噴霧、加熱しないで噴霧、圧力変化による相変化等々の各種の手法が採用可能となる。また、気化手段２０としてどの手法を選択するかは、後続のイオン化手段３０としてどのような方法が採用されるかとも関連している。
【００１８】
イオン化手段３０を説明する。
イオン化手段３０は、後続工程の分離手段４０により、色材をその分子量に従って分離できるようにするために、インク組成中の色材成分をイオン化するものである。
【００１９】
気相成分をイオン化する手法としては、例えば、電子衝撃・光照射・プラズマ照射・加熱固体表面への接触などの各種の手法が知られているが、本発明に係る方法・装置で利用するには、イオン化されても、色材成分が分解しないでインクとしての機能を保っていることが必須条件である。
【００２０】
色材のイオン化は、真空化で行われる。
採用可能なイオン化法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
（１）ＥＳＩ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ　Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：エレクトロスプレイイオン化法）
（２）ＡＰＣＩ法（Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：大気圧化学イオン化法）
（３）ＭＡＬＤＩ法（Ｍａｔｒｉｘ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ：マトリックス支援レーザー脱離イオン化法）
（４）ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｉｎｏｎｉｚａｔｉｏｎ：電子イオン化法）
（５）ＦＡＢ（Ｆａｓｔ　Ａｔｏｍ　Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ：高速電子衝撃法）
【００２１】
分離手段４０を説明する。
この手段は、イオン化手段３０でイオン化された色材成分を、イオンの質量（ｍ）と電荷（ｚ）の比（ｍ／ｚ）の違いに従って、小さい分子量の色材成分と、大きな分子量の色材成分とに分離し、記録媒体７０の表面に画像７１を形成するものである。
【００２２】
上記したように、小さい分子量と大きな分子量とを分ける数値的な分岐点は、例えば分子量３００〜２０００の範囲とするが、小さい分子量の色材の中にある程度の量の大きな分子量の色材成分が混在する態様を除外するものではない。
【００２３】
分離手段４０として採用できる具体的な手法を挙げれば次の通りである。
（１）４重極法（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）
（２）イオントラップ法（Ｉｏｎ　Ｔｒａｐ）
（３）ＴＯＦ法（Ｔｉｍｅ−ＯＦ−Ｆｌｉｇｈｔ）
（４）磁場法
（５）ＦＴ−ＩＣＲ法（Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　Ｉｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎｒｅｓｏｎｓｎｃｅ）
【００２４】
図２及び図３に従って、本発明に係る高精細画像形成方法の機序を説明する。
【００２５】
図２において、イオン化手段３０のイオン源３１に置かれてイオン化されたイオン化色材１４は、分離手段４０の案内管４１を通過する過程で、磁場発生装置４２による磁場の影響を受けて、軽いイオンで構成される小分子量色材１５と重いイオンで構成される大分子量色材１６とに分離されて、記録媒体７０の印字面７１に噴射される。
【００２６】
磁場発生装置４２による磁場が案内管４１の周囲に均一に作用する態様では、図３に示すように、最も小さな分子量の色材Ａからなる層、中間的な分子量の色材Ｂからなる層、最も大きな分子量の色材Ｃからなる層のように、同心円状に分離する。尚、図３はイオン化された色材１４の分離状態を模式化して示すものであり、分子量を異にする色材Ａ〜Ｃが必ずしも明確な層として分離されるのではなく、グラデーションが形成される。
【００２７】
磁場発生装置４２による磁場が案内管４１の周囲の偏った位置に作用する態様では、案内管４１の断面形状にもよるが、図４に示すように、種々の形態を形成する。
【００２８】
本発明において、例えば、分子量５００、８００、１０００の３種の色材が含まれているインクを使う場合は、本発明の分離手段で分子量の違いにより３種は分離され、印字面に分かれて到達する。分子量の小さい色材は曲がりが大きく内側に、分子量が大きいものほど曲がりは小さく外側に到達する（図２参照。）。
【００２９】
そして、印字面を固定すればドットに、印字面を動かせば線が描けることになり、また、色材の分子量を変えることで、印字位置をコントロールすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、一般的に求められている画像品質を低下させることなく、色材を分子単位で制御することで高精細な画像を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高精細画像形成方法を示す概念図
【図２】本発明の方法による印字の機序を説明する模式図
【図３】イオン化色材の分離状態を示す説明図
【図４】イオン化色材の分離状態を示す説明図
【符号の説明】
１０　インク供給手段
１１　カートリッジ
１２　液体インク
１３　気化インク
１４　イオン化色材
１５　小分子量色材
１６　大分子量色材
２０　気化手段
３０　イオン化手段
３１　イオン源
４０　分離手段
４１　案内管
４２　磁場発生装置
５０　画像情報
６０　プリント制御情報
７０　記録媒体
７１　画像
【図１】
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【図２】
2004090581.tif 000004
【図３】
2004090581.tif 000005
【図４】
2004090581.tif 000006