JP4365899B2 - インク移転式印刷装置及びインク移転式印刷方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはデジタル制御されるインク移転式印刷装置に関するものであり、とくに液体インクを用いるドロップオンデマンド式のプリントヘッドであって、単一の基板の上に多数のノズルが一体形成され、熱的活性化により制御され、ノズル上で平衡状態にある液体のメニスカスの体積が予め設定されることができるようになっているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット印刷は、例えば非押圧であり、低騒音であり、普通の紙を用いることができ、トナーの移転及び固定が不要であることから、デジタル制御される電子印刷の分野において、注目すべきものとして認識されるようになってきている。インクジェット印刷機構は、連続式のインクジェットとドロップオンデマンド式のインクジェットとに分類されることができる。１９７０年にキセルら（Kyser et al.）に付与された米国特許第３,９４６,３９８号は、ピエゾ電気結晶（圧電結晶）に高電圧を印加し、該結晶に曲がりを生じさせ、インク容器に圧力をかけ、要求される液滴を射出するようにしたドロップオンデマンド式のインクジェットプリンタを開示している。別のタイプのピエゾ電気のドロップオンデマンド式のプリンタは、押圧モード、剪断モード、及び圧搾モードのピエゾ電気結晶を利用している。ピエゾ電気のドロップオンデマンド式のプリンタは、家庭用及び事務用のプリンタに対して７２０ｄｐｉに達する解像度での商業的利用を成し遂げた。しかしながら、ピエゾ電気の印加機構は、通常、複雑な高電圧駆動回路と、大きなピエゾ電気結晶配列とを必要とするが、これらは生産性及び性能に不利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
１９７９年に、エンドら（Endo et al.）に付与された英国特許第２,００７,１６２号は、ノズル内の水を基調とするインクと熱的に接触する電熱ヒータに電力パルスを印加する電熱ドロップオンデマンド式のインクジェットプリンタを開示している。少量のインクは、急速に蒸発し、ヒータの基板の縁に沿った小さな穴から射出されるインクの液滴を生じさせる泡が形成される。この技術は、日本のキャノン株式会社の商標であるバブルジェット（Bubblejet^TM）として知られている。
【０００４】
１９８２年に、ボートら（Vaught et al.）に付与された米国特許第４,４９０,７２８号は、泡の形成により動作してヒータの基板の面に垂直な方向に液滴を射出する電熱液滴射出システムを開示している。ここで用いられているように、「サーマルインクジェット（thermal ink jet）」という語は、このシステムと、商標名バブルジェットとして一般に知られているシステムの両方を示すのに用いられる。
【０００５】
サーマルインクジェット印刷は、典型的には、インクを２８０°Ｃと４００°Ｃの間の温度に加熱して急速かつ均一に泡を形成するために、およそ２マイクロ秒の期間にわたっておよそ２０μＪの加熱エネルギを加えることを必要とする。急速な泡の形成は、液滴射出のための運動量を与える。泡の衝突は、泡の破裂に起因する、薄膜のヒータ材料での大きな圧力パルスを生じさせる。必要とされる高温は、特別なインクの使用を必要とし、駆動電子回路を複雑化し、ヒータの構成要素の劣化を促進する。各ヒータの１０ワットの駆動電量消費は、低コストで高速のページ幅プリントヘッドの製造を妨げる多くの要因の１つである。
【０００６】
シエロら（Cielo et al.）に付与された米国特許第４,２７５,２９０号は、液体インクの印刷システムを開示している。このシステムでは、インクが、電気的にエネルギを与えられる抵抗ヒータからの熱によって表面張力が低減されるまで、予め設定された圧力で容器に供給され、表面張力によってオリフィス内に保持され、これによりインクをオリフィスから吐出させて受取用紙に接触させる。このシステムは、インクが温度により表面張力の変化、好ましくは大きな変化を呈するように設定されることを必要とする。受取用紙はまた、オリフィスから液滴を分離するために、オリフィスに近接していなければならない。
【０００７】
また、シエロら（Cielo et al.）に付与された米国特許第４,１６６,２７７号は、インクが予め設定された圧力で容器に供給され、表面張力によってオリフィス内に保持されるようになっている、上記のものと関連する液体インクの印刷システムを開示している。表面張力は、インクのオリフィスの上の配列中に位置する１つ又はこれより多い電極に印加される電圧によってつくられる静電力によって打ち破られ、これによりインクが選択されたオリフィスから射出されて受取用紙に接触させられる。上記のシエロにかかる特許では、インクの液滴を印刷する主要な手段である紙と接触する「インクジェット」とは反対に、射出の範囲は非常に小さいことが要求されている。このシステムは、複数の高電圧が制御されて電極の配列に連結されなければならない点で不利である。また、隣り合う電極間の電場が互いに干渉し合う。さらに、要求される電場が、望ましくアークを防止しうる値より大きいことと、受取用紙の特性偏差、例えば厚さ、湿度などが印加される電場を変化させることができることとが必要とされる。
【０００８】
サイト（Saito）に付与された米国特許第４,７５１,５３１号においては、ヒータが、２つの対向する壁部の間に保持されたインクのメニスカスの下に配置されている。ヒータは、該ヒータの近傍に配置された電極によって印加される静電場に関連して、インクの液滴の射出を生じさせる。複数のヒータ／電極の対が存在するが、オリフィスの配列は存在しない。液滴の射出を生じさせるインク上の力は、電場によってつくられるが、この力は単独では液滴の射出を生じさせるのに不十分である。すなわち、ヒータからの熱はまた、電場力が液滴の射出を生じさせるのに十分となる前に、ヒータ近傍におけるインクの粘性力及び／又は表面張力を低減することが必要とされる。静電力の単独使用は高電圧を必要とする。かくして、このシステムは、複数の高電圧が制御されて電極の配列に連結されなければならない点で不利である。また、オリフィスの配列の欠如は、射出された液滴の密度及び制御性を低下させる。
【０００９】
上記の各インクジェット印刷システムは、利点と欠点とを有している。しかしながら、例えばコスト、速度、品質、信頼性、電力使用量、構造及び操作の単純性、耐久性及び消耗品について利点を与えることができる改良されたインクジェット印刷の研究に対するニーズは、いまなお大きいことが認識されている。
【００１０】
ラムら（Lam et al.）にかかる米国特許第５,４８１,２８０号においては、流体を加熱して、制御された量のカラーインクをノズルを介してインク移転表面に流し、この後印刷媒体との接触により該印刷媒体に移転させるのを可能にすることにより、粘度を低減するといった方法が開示されている。この方法においては、印刷されるべきインクの体積は、必要な粘度変化を達成するために、１００°Ｃに近い温度まで加熱されなければならない。インクの静止粘度により、ノズル再充填時間が長くなり、印刷速度が低下する。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、コスト、印刷速度、印刷の品質、信頼性等に優れたインク移転式の印刷装置あるいは印刷方法を提供することを解決すべき課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、広い範囲にわたって応用しうる能力を備えた、新規でかつ非自明な印刷技術を提供するユニークなインクシステムを利用するものである。ノズルのオリフィスの上で平衡状態にある液滴の体積は、電熱パルスによって制御され、印刷媒体に移転されるまで安定性を維持することができる。液滴の体積を制御するのに必要な熱パルスは、比較的低い電力レベルであり、プリントヘッドがページ幅長となることを可能にする。インクの低粘性は再充填時間を改善する。液滴のインク体積の可変制御は、連続調色及び単色調色がこの発明で成し遂げられることを可能にする。
【００１３】
インク移転式印刷装置用の新規な手法の操作を提供することが、本発明の１つの目的である。本発明にかかる操作原理は、インク中に含まれる表面活性剤の解放を熱的に制御することにより、ノズル上の可変制御可能なインクの体積を平衡状態にすることである。予め設定されたインクの体積は、この後印刷媒体に移転されることができる。
【００１４】
大気圧下で、表面活性剤を含んでいるインクは、大気圧よりは高いが、インクのメニスカスを形成するためのノズルの臨界圧力よりは低い圧力に加圧される。この圧力は、ノズルの静止メニスカスの高さを決定する。本願発明者は、ノズルに選択的に印加される電熱パルスが、インク中の表面活性剤の解放と、インクの表面への移動とを生じさせることを見いだした。これに対応する表面張力の低下は、メニスカスの拡張を生じさせてその高さ及び体積を増加させる。この増加は、メニスカスに供給される熱エネルギの量によって制御されることができる。インクの材料物性は、電熱パルス又はパルスの終了後に、拡張された状態が予め設定されたポイントで停止されて、この状態が予め設定された時間、例えばおよそ１００マイクロ秒又はこれより長い時間維持され、これにより予め設定されたサイズ及び体積のインクの液滴が形成されるようなものとされる。
【００１５】
メニスカスが平衡状態となれば、液滴は印刷媒体に移転されることができる。液滴は、印刷媒体を選択されたメニスカスと接触させることにより移転されてもよい。これに代えて、まずインクの液滴を中間表面に移転させ、この後インクの液滴を中間表面から印刷媒体に移転させるようにするのもまた好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１は、制御された体積の液滴を生成することができるプリントヘッドを用いたインク移転システムを示す図である。画像ソース１０はスキャナ又はコンピュータからのラスター画像データであっても、紙面記載の言語の形態の輪郭画像データであっても、あるいは他の形態のデジタル画像情報であってもよい。この画像データは、画像処理ユニット１２によって、各画素のための適切な体積のインクを提供するのに必要とされる熱的活性のマップに変換される。このマップは、この後画像メモリに転送される。ヒータ制御回路１４は、画像メモリからデータを読み出し、プリントヘッド１６の一部をなす選択されたノズルヒータに経時的に変化するか、又は多重の電気パルスを印加する。これらのパルスは、適当な期間にわたって、適当なノズルに印加され、これにより制御された体積のインクからなる選択された液滴が、画像メモリ中のデータによって定義される適当な位置に移転した後、記録媒体１８の上にドットを形成する。
【００１７】
記録媒体１８は、用紙移送ローラ２０によってプリントヘッド１６に対して相対的に移動させられ、該ローラは用紙移送制御システム２２によって電子制御され、さらに該システムはマイクロコントローラ２４によって制御される。図４中に、より詳細に示されているように、記録媒体はプラテン２１（ローラ）に対して張力がかけられている。プラテン２１は、記録媒体１８との摩擦を低減し、かつ全印刷領域にわたって位置決め精度を維持するために、高度に研磨され、場合によっては平坦な表面を備えるべきである。プラテン２１は、上記の形態に代えて、さらに摩擦を低減するために２つ又はこれより多いローラ（図示せず）で構成されてもよい。該ローラは、記録媒体１８の位置決め精度を維持するためにバンド（図示せず）によって囲まれていてもよい。プラテン２１は、分極軸３３を有するピエゾ電気セラミック３１（圧電セラミック）に固定されている。ピエゾ電気結晶は、印刷時にはプリントヘッド１６に対して機械的に固定されるプレート２９に固定されている。電極３２は、ピエゾ電気結晶３１につけられている。プリントヘッド表面上に配置された選択的に平衡が保たれた液滴を印刷するために電極３２に電圧が印加され、プリントヘッド１６が記録媒体１８に接触させられる。
【００１８】
インク通路組立体３０によってプリントヘッド１６にインク７０が供給される。インク通路組立体３０はまた、プリントヘッド１６を所定位置に固定的に保持するとともに、プリントヘッド１６中でのそりを補正するといった機能を発揮してもよい。これに代えて、これらの機能はその他の構造によって付与されてもよい。ヒータを駆動するための電力は、２つの電力接続部３８、３９によって供給される。これらの接続部は、容易に数百ミクロンの厚さとされることができる導電性金属で製作されることができ、かつこれらの接続部はプリントヘッド１６の全長にわたってもよいので、小さな電圧降下でもってプリントヘッド１６に大電流が供給されることができる。ページ幅のカラープリントヘッドでは、数千のノズルが同時に駆動されるときには２０アンペア程度の電流を用いるかもしれないので、これは重要なことである。
【００１９】
図５は、印刷媒体１８への移転に先立って平衡が保たれている３つのノズルを拡大して模式的に示している。３つのノズル９０、９１、９２で平衡が保たれているインクの液滴の体積は、該図中では左から右に向かって増加しているが、これは電熱パルスの印加を増やすことによりそうなっている。記録媒体１８に移転されるインクの体積は、平衡に保たれた液滴の体積にほぼ比例するであろう。
【００２０】
ペーパーガイド３６は、固定ブロック３４に対して作用する弾性的に変形することができる材料３５によって与えられる圧力の下で記録媒体１８に軽く接触する。ガイド３６は２つの目的をもっている。すなわち、１つは用紙移送ローラ２０に係合するプラテン２１に対して記録媒体１８を引っ張ることであり、もう１つは紙などの記録媒体１８から突き出るかもしれない繊維を適宜平坦化することである。突き出ている繊維を平坦化して、プリントヘッド１６から記録媒体１８の有効表面までの距離のばらつきを低減することにより印刷の質を高めることは望ましいことである。突き出ている繊維は、このように低減されたノズルから記録媒体１８の近接部までの距離により示唆されるほどには、印刷されたドットのサイズに重要な影響を及ぼさない。これは、インクの液滴は、全表面にしみ込むほど速くは、突き出ている小さな繊維の表面にしみ込みまないからである。それゆえ、インクの液滴の分離の前の時間、ひいては供給されるインクの全量は、大きくは変化しない。印刷速度、記録媒体のタイプ及び印刷システムのその他の態様により、ペーパーガイド３６は必要とされないかもしれず、あるいは摩擦を低減するための、引っ張られたローラで置き換えられてもよい。
【００２１】
該装置の上記に代わる構造は、逆に、固定されたプラテンに対してプリントヘッドの位置を変えるピエゾ電気結晶を用いることである。この構造は、上記の好ましい装置に対して機能が等価であり、多くの場合その製作が比較的難しいことを除けば、何ら重要な欠点をもたない。
【００２２】
結晶が剪断モード（シェアモード）で動作する構造や、要求される制御電圧の大きさを低減するために多重に積層されたピエゾ電圧結晶を用いる構造を含む、多数の異なる構造のピエゾ電気結晶を用いることが可能である。これらの変形例は当業者にとって自明なことであり、この発明の範囲内のものである。
【００２３】
静止状態（選択されたインクの液滴がない状態）では、インクの圧力は、インクの表面張力に打ち勝ち液滴を射出するには不十分である。図２及び図３に示すように、最適な操作のためのインクの圧力は、主として、ノズルの直径と、ノズル孔４６及びノズルリム５４の表面特性（疎水性の程度など）と、インクの表面張力と、ヒータのパルスの電圧及び経時的プロフィールとに依存するであろう。一定のインク圧力は、図１に示すように、インク圧力レギュレータ２６の制御の下で、インク容器２８に圧力をかけることによって成し遂げられることができる。これに代えて、比較的大きい印刷システムに対しては、インクの圧力は、インク容器２８内のインクの頂面をプリントヘッド１６の上方の適当な距離のところに位置させることにより非常に正確に形成され、制御されることができる。このインクのレベルは、簡単なフロートバルブ（図示せず）によって調整されることができる。
【００２４】
インクは、インク通路装置３０によってプリントヘッド１６の後面に分布させられる。このインクは、プリントヘッド１６のシリコン基板を貫通して形成された貫通スロット及び／又は貫通孔を経由して、ノズル及びヒータが配置されている前面に好ましく流れる。
【００２５】
図２は、本発明の好ましい実施の形態にかかるドロップオンデマンド式のインクジェットプリントヘッド１６の単一のノズル先端部の詳細な拡大断面図である。インク供給通路４０が、複数のノズル孔４６に沿って、この例ではシリコンからなる基板４２内に形成されている。ある具体例においては、供給通路４０及びノズル孔４６は、ノズル孔４６の形状を形成するためのｐ⁺エッチング係止層を用いて、シリコンの異方性ウエットエッチングによって形成された。供給通路４０内のインク７０は、大気圧より高圧に加圧され、そして液滴を閉じ込めようとする表面張力が、該液滴を押し出そうとするインク圧力と釣り合うところに、ノズルリム５４からいくらか突き出たメニスカス６０（液面）を形成する。
【００２６】
この例においては、ノズルは円柱形のものであり、環状のヒータ５０を伴っている。その他の抵抗加熱材料を用いることもできるが、この例においては、ヒータはおよそ３０オーム／平方のレベルにドープされたポリシリコンでつくられた。ノズルリム５４は、メニスカス６０（液体表面）との接触点が得られるよう、ヒータ５０の頂部に形成されている。この例では、ノズルリム５４の幅は、０.６μｍ〜０.８μｍであった。ヒータ５０は、基板への熱損失を最小にするために、熱的及び電気的に絶縁性の絶縁層５６によって基板４２から仕切られている。
【００２７】
インクと接触している層は、保護用の薄膜層６４を備えることができ、また再充填時間を改善するためにインクによるノズルの濡れを改善する層をも含むことができる。プリントヘッド１６の表面は、該プリントヘッド１６の前部と交差する方向にインクが事故で広がるのを防止するために、疎水性層６８で被覆されることができる。ノズルリム５４の頂部はまた、疎水性又は親水性のいずれかであることができる保護層で被覆されてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の好ましい実施の形態にかかるドロップオンデマンド式のインクジェットプリントヘッド１６の単一のノズルの拡大平面図である。ノズルリム５４と該ノズルリム５４の直下に配置された環状のヒータ５０とは、ノズル孔４６の周縁を取り囲んでいる。駆動回路から環状のヒータ５０に至る１組の電源用及びアース用の接続部５９が示され、これらはノズルリムの下方のヒータ面に位置するように組み立てられている。
【００２９】
サイズが小さい液滴については、インクの液滴上の重力は非常に小さく、表面張力のおよそ１０^-4倍であり、このため重力は大抵の場合無視されることができる。これは、プリントヘッド１６及び記録媒体１８が、局所的な重力の場に関して任意の方向に向けられることを許容する。これは携帯式プリンタにおいては重要な要求である。
【００３０】
インクは温度に伴って減少する表面張力を有しており、これにより電熱パルスの印加の後にヒータからインクに伝達された熱が、平衡が保たれたメニスカス６０の拡張を引き起こす。さらに、インクは、電熱パルスが終了した後で、予め設定された期間、例えばおよそ１００マイクロ秒又はこれより長い期間、固定された体積に拡張を維持する能力を有しているのが好ましい。このような特性を呈するインクは、カルボン酸などの固体の界面活性剤の混合物を含んでいる界面活性剤ゾルを含む。１９９６年１２月３０日に、Ｐ．バグチ エトアール（P. Bagchi et al.）の名で出願され、一般譲渡された米国特許出願第０８／７７７,１３３号「固体の界面活性剤の混合物を含んでいる界面活性剤ゾルを含んでいるインク組成」は、このようなインクの組成を開示している。
【００３１】
（実験結果）
図２及び図３中に模式的に示されているような液滴分離手段を伴ったインクジェットプリントヘッドが前記のように組み立てられ、実験的にテストされた。プリントヘッド１６から射出された液滴を描写するために用いられる該実験装置の模式図が図６に示されている。コンピュータ８２とプリンタ８４とに接続されたＣＣＤカメラ８０は、加熱パルスに対応する種々の遅れ時間での液滴の画像を記録するのに用いられる。インクジェットプリントヘッド１６は、水平方向に対して３０°傾けられ、これにより全ヒータ５０が観察されることができる。表面の反射特性のため、液滴の反射画像が液滴の画像とともに出現する。１つのユニットとして示されたインク容器及び圧力制御手段８６が、インク解放の閾値より低い地点でインクのメニスカスを平衡に保つために設けられている。高速ストロボ８８は動いている液滴の画像を固定するために用いられる。ヒータ電力供給部９０は、ヒータ５０にパルス電流を供給するために用いられる。ストロボ８８とカメラ８０とヒータ電力供給部９０とは、タイミングパルス発生器９２によって同期して駆動される。このようにして、ストロボ８８とヒータ電力供給部９０との間の時間遅れが、液滴形成時における種々のポイントでの液滴を把握するように設定されることができる。
【００３２】
前記のように組み立てられ、図２及び図３中に模式的に示されている直径が２０μｍのノズルは、図６中に模式的に示された実験装置に取り付けられた。ノズルの容器はテスト用の流体で満たされた。これらの結果を得るために用いられた流体は、前記のバグチ エトアールにかかる出願の例１〜例３に記載されているが、表面活性剤として、混合されたカルボン酸を含んでいた。
【００３３】
図７（ａ）は、容器８６を、実測された臨界圧力１３.６ｋＰａより低い９.４４ｋＰａまで加圧することにより、ノズルリム５４の上で平衡が保たれたメニスカス６０の画像である。該画像は、水平方向に対して３０°の傾斜でもって撮影され、平衡が保たれたメニスカスの反射画像も伴われているということが注目されなければならない。また、画像の上には電極５９が付されている。
【００３４】
図７（ｂ）は、５個の１０マイクロ秒の継続時間のパルスが印加された後およそ１ミリ秒の時点におけるメニスカス６０の撮影画像であり、それぞれヒータ５０に印加された電力レベルは９０ｍＷである。これは比較的低い電力レベルであり、プリントヘッド１６がページ幅長となるのを許容する。ヒータ５０からの熱エネルギによって惹起された局所的な温度上昇は、表面張力の低下を含む、流体の物理的特性の変化を起こした。表面張力の低下は、メニスカス６０のノズルからのさらなる移動を惹起した。メニスカス６０は、基本的には、電熱パルスの終了後、長くこの位置で固定されたままである。この予期しない新規な観察結果は、該インク近接型印刷装置における基本原理を与える。
【００３５】
９個の１０マイクロ秒を超える継続時間のパルスを印加した結果、図７（ｃ）に示すような画像が得られた。メニスカス６０はさらに拡張した上で、再び、基本的には電熱パルスの終了後、長くこの位置で固定されたままである。
【００３６】
図７（ａ）〜図７（ｃ）から明らかなとおり、メニスカス領域の大きさ、ひいては体積は、予め設定された数及び継続時間の電熱パルスを印加することにより得られる。
【００３７】
図８は、ドラム内にインク容器を備えたドラム１０２の上に配置されたノズル配列１００を伴っているインク移転装置の、前記のもの代わる実施構造を示している。選択されたノズル中のインクの熱的活性化は、各ノズルに電気ヒータを配置することにより成し遂げられることができる。前記のものに代わる実施の形態では、ノズル上で平衡が保たれたインクは、ミラー１０８で反射されたレーザビーム１０６を用いて図８中に模式的に示されているようにノズルを走査させることによって、光学的に加熱されることができる。
【００３８】
別の実施の形態では、用紙輸送システムの代わりに中間の移転表面が用いられ、記録媒体へのインクの液滴の移転を促進することができる。中間の移転表面は、インクが中間の移転表面へ、きれいに移転するような、既知の品質及び吸収性を有している。このような移転ローラ技術は当該技術分野でよく知られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる１つの典型的な印刷装置の単純化された模式的なブロック図である。
【図２】 本発明にかかるノズル先端部の断面図である。
【図３】 本発明にかかるノズル先端部の平面図である。
【図４】 本発明にかかるウェブ供給式印刷システムのためのインク移転プリントヘッド及びローラ組立体の断面図である。
【図５】 ３つの選択されたノズルのメニスカスを示す図である。
【図６】 本発明をテストするために用いられた実験装置の単純化された模式的なブロック図である。
【図７】 （ａ）〜（ｃ）は、３つのノズルのメニスカスを示す図であり、１つはその静止位置におけるものであり、２つは本発明に従って異なる体積で選択されたものであり、膨張しているメニスカスは、それらの形成の原因である電熱パルスの終了後に、予め設定された期間それらの拡張している体積を維持している。
【図８】 インク移転システムの３次元的な図であり、この図中ではノズルが本発明にかかる移転ローラの上に配置されている。
【符号の説明】
１０…画像ソース、１２…画像処理ユニット、１４…ヒータ制御回路、１６…プリントヘッド、１８…記録媒体、２０…用紙移送ローラ、２１…プラテン、２２…用紙移送制御システム、２４…マイクロコントローラ、２６…インク圧力レギュレータ、２８…インク容器、２９…プレート、３０…インク通路組立体、３１…ピエゾ電気セラミック、３２…電極、３６…ペーパガイド、４０…インク供給通路、４２…基板、４６…ノズル孔、５０…ヒータ、５４…ノズルリム、５６…絶縁層、５９…接続部、６０…メニスカス、７０…インク、８０…ＣＣＤカメラ、８２…コンピュータ、８４…プリンタ、８８…ストロボ、９０…ノズル、９１…ノズル、９２…ノズル。

Claims (10)

1. 熱的に解放される表面活性剤を含み、表面張力を有する加圧下の液体インクの供給源と、
   上記のインクの供給源に接続され、インクのメニスカスが該メニスカス内に予め設定された体積のインクを伴ってノズル先端部で平衡を保つようになっているプリントヘッドのノズルと、
   メニスカス内のインクと熱的に係合する熱活性体とを含んでいて、
   上記熱活性体が、選択的に変化することができる制御信号によって活性化されたときに、メニスカス内のインクを加熱しこれにより上記表面活性剤を解放して、インクの表面張力を低下させるとともに、ノズル先端部で平衡を保っているメニスカスを拡張させ、
   予め設定されたポイントで活性化が停止されたときに、上記メニスカスのインクの加熱を停止して上記メニスカスを固定した状態にし、上記プリントヘッドの表面上に配置された予め設定された体積のインク液滴を形成し、
   印刷媒体をインクメニスカスに接触させることにより上記インク液滴を上記印刷媒体に移転させ、又はまず上記インク液滴を中間表面に移転させてこの後該インク液滴を上記中間表面から印刷媒体に移転させることを特徴とするインク印刷装置。
2. 上記熱活性体が電熱パルスによって制御されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のインク印刷装置。
3. 上記プリントヘッドがページ幅長であることを特徴とする請求項２に記載のインク印刷装置。
4. 上記の選択的に変化することができる制御信号が、連続調色及び無彩色調色が印刷媒体への移転によって成し遂げられることを許容するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のインク印刷装置。
5. 上記インクの物性が、拡張状態が予め設定されたポイントで停止させられることができ、電熱パルスが終了した後で長い秒数それを維持することができ、予め設定されたサイズ及び体積のインクの液滴を形成するようなものであることを特徴とする請求項１に記載のインク印刷装置。
6. 上記の予め設定された期間が少なくとも約１００マイクロ秒であることを特徴とする請求項１に記載のインク印刷装置。
7. インクのメニスカスがノズル先端部で平衡状態を維持することができない臨界圧力を有しているインクをプリントヘッドのノズルから移転させるインク印刷方法であって、
   表面活性剤を含んでいるインクをノズルに供給し、
   上記インクを、大気圧よりは高く、ノズルの臨界圧力よりは低い圧力に加圧してメニスカスを形成し、ここでインクの圧力がノズルの静止メニスカスの高さを決定し、
   上記インクに含まれている表面活性剤の解放を熱的に制御し、これによりインク中の表面活性剤でもってメニスカスの拡張を生じさせてその高さ及び体積を増加させ、
   予め設定されたポイントで表面活性剤の解放を熱的に制御するのを停止させて上記メニスカスを固定した状態にし、これにより上記プリントヘッドの表面上に配置された予め設定されたサイズ及び体積のインク液滴を形成し、
   そして、印刷媒体をインクメニスカスに接触させることにより予め設定された体積のインク液滴をノズルから上記印刷媒体に移転させ、又はまず上記インク液滴を中間表面に移転させてこの後該インク液滴を上記中間表面から印刷媒体に移転させるといった各ステップを含んでいることを特徴とするインク印刷方法。
8. 上記の表面活性剤の解放を制御するステップが、熱パルスをノズル中のインクに選択的に印加するステップを含んでいることを特徴とする請求項７に記載のインク印刷方法。
9. 上記の表面活性剤の解放を制御するステップが、表面活性剤をインクの表面に移動させるステップを含んでいて、これに対応する表面張力の低下がメニスカスの拡張を生じさせるようになっていることを特徴とする請求項７に記載のインク印刷方法。
10. 上記の予め設定された期間が少なくとも約１００マイクロ秒であることを特徴とする請求項７に記載のインク印刷方法。

Images