JP2004066701A - Electrostatic inkjet printer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クーロン力により帯電した顔料粒子を含むインクを吐出させる静電式インクジェットプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
静電式インクジェットプリンタは、インクに所定のパルス電圧を印加することによりクーロン力を作用させ、インク液滴を吐出させて用紙上に画像を形成するものである。ここで用いられるインクは、キャリアと称される液状媒体に帯電した顔料や樹脂の固形粒子が混入された構成となっている。また、静電式インクジェットプリンタのプリントヘッドにはパルス電圧を印加するための吐出電極が多数配置されており、隣接する吐出電極間におけるメニスカスを適切な形状に維持させることで正常にインクが吐出されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電式インクジェットプリンタでは、周辺温度が変化すると印刷される画像の品質が変動し、安定して良好なプリント画質を得ることが困難であるという問題がある。
【0004】
そこで、本発明の主な目的は、周辺温度が様々に変化する場合でも安定して良好なプリント画質を得ることができる静電式インクジェットプリンタを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、周辺温度が変化すると安定して良好なプリント画質が得られないのは、インクの粘性度、表面張力、及び導電率が温度に応じて変動することが要因であることを見出した。具体的には、インクの粘性度及び表面張力はインク吐出部におけるメニスカスの形状に影響するものであり、温度低下に伴って粘性度及び表面張力が大きくなる傾向がある。粘性度及び表面張力が大きくなるとメニスカスの形状が不安定になり、インクの吐出を適切に行うことが困難となる。さらにインクの粘性度は電気泳動速度に反比例するため、温度低下に伴う粘性度の増大によって、メニスカスの形状が不安定になるだけでなくインクの電気泳動速度が小さくなる。インクの電気泳動速度が小さくなるとパルス電圧に対するレスポンスが低下するため、高速印刷を行うことができない。また、インクの導電率はインク中の顔料粒子の濃縮度に影響を及ぼすものであり、温度に比例して大きくなる傾向がある。低温下では導電率が小さく顔料粒子の濃縮が促進されるため吐出インクにおける顔料粒子濃度が高くなるが、過剰に濃縮されるとインクが吐出しにくくなる。逆に、導電率が大きくなる高温下においてはインク中の顔料粒子の濃縮が抑制されるためインクが吐出しやすくなるが、吐出されるインクは顔料粒子濃度が低いものとなり、濃度の薄い印刷が行われることになる。つまり、インクの導電率の変動によって、温度が低すぎるとインク吐出が円滑に行われず、温度が高すぎると濃度の高い画像を印刷することができない。
【0006】
以上の問題に鑑みて、請求項1の静電式インクジェットプリンタは、液状媒体及び帯電した顔料粒子を含むインクを保持するインク保持部と、前記インク保持部に連通した複数のインク吐出部と、前記インク吐出部のそれぞれの近傍に配置された吐出電極と、前記吐出電極と離隔配置された補助電極とを有するプリントヘッドを備え、前記吐出電極及び前記補助電極それぞれにおける電位を制御することにより前記インク吐出部からインクを吐出する静電式インクジェットプリンタにおいて、前記プリントヘッドの前記インク吐出部近傍におけるインクの温度を所定範囲内に制御するための温調装置を備えていることを特徴とする。
【0007】
上記構成のように、プリントヘッドのインク吐出部近傍におけるインクの温度を温調装置によって所定範囲内に制御することで、インクの粘性度、表面張力、及び導電率を適性範囲に保ち、周辺温度が様々に変化する場合でも安定して良好なプリント画質を得ることが可能となる。
【0008】
なお、インクの吐出に適切な温度はインクの組成などによって異なるため、温調装置により制御される温度の所定範囲はインクの種類毎に決定される。
【0009】
請求項2の静電式インクジェットプリンタは、請求項1において、前記温調装置が前記インク吐出部近傍に設置されていることを特徴とする。
【0010】
カラー印刷を行う場合は従来から少なくとも4色以上のインクが用いられ、それら各色にそれぞれ独立したプリントヘッドが設けられるのが一般であるが、それらプリントヘッドの周辺温度は必ずしも一定ではなくプリントヘッド間での熱膨張が異なる場合がある。このようにプリントヘッド間において熱膨張が異なると、各色のドット位置が揃わず色ずれが生じ、プリント画質が低下してしまう。そこで請求項2の構成のように各色のプリントヘッドのインク吐出部近傍に温調装置を設置することにより、インク吐出部近傍におけるインクの温度を制御してインクの粘性度、表面張力、及び導電率を適性範囲に保つだけではなく、各色のプリントヘッドを形成する材料の熱膨張の差に起因する色ずれの問題を解消することができる。したがって、カラー印刷において安定して良好なプリント画質を得ることが実現される。また、温調装置がインク吐出部から離れて設置されている場合と比較して、インク吐出部近傍におけるインクの温度を所定範囲内に制御しやすいという効果も得られる。
【0011】
請求項3の静電式インクジェットプリンタは、請求項1又は2において、前記温調装置がヒーターであることを特徴とする。
【0012】
上記構成によると、温調装置としてヒーターを用いることで、コストを抑えながらの温度制御が可能となる。
【0013】
請求項4の静電式インクジェットプリンタは、請求項1〜3のいずれか1項において、前記温調装置により制御される前記インクの温度の所定範囲が周辺温度以上且つ前記インクの揮発温度以下であることを特徴とする。
【0014】
上記構成によると、インク吐出部近傍におけるインクの温度を周辺温度以上且つインクの揮発温度以下とすることで、インクの揮発が最小限に抑制され、揮発によって時間経過と共にインク濃度が変動するという問題が軽減される。また、インクを揮発温度以下のできるだけ高温に制御することで、インクの揮発を抑制しつつ、インクの粘性度及び表面張力を小さくしてメニスカスの形状を安定させ、良好なプリント画質を実現させることができる。また、インクが高温になると電気泳動速度が大きくなり、パルス電圧に対するレスポンスが高まって高速印刷が可能になる。また、温度が高すぎたり低すぎたりするとインクの導電率の変動によって吐出が円滑に行えなかったり濃度の高い印刷ができなかったりという不都合が生じるが、インクの温度を周辺温度以上且つインクの揮発許容温度以下の所定範囲内に制御することで、このような不都合を解消して良好なプリント画質を得ることができる。
【0015】
請求項5の静電式インクジェットプリンタは、請求項1〜4のいずれか1項において、前記インクが所定時間以上吐出されない場合、前記インクが周辺温度以下となるよう前記温調装置によって制御されることを特徴とする。
【0016】
インクは常温下でも時間経過と共に少しずつ揮発する性質を持っているので、長時間印刷が行われない場合にインクを常温のままにしておくと、インクの揮発が促進されることによりインク濃度が極端に変動してしまうと考えられる。そこで上記構成のようにインクが所定時間以上吐出されない場合にはインクが周辺温度以下となるよう温調装置によって制御することで、長時間印刷が行われない場合に、インクの揮発を抑制してインク濃度の変動を最小限に抑えることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0018】
先ず、図1を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る静電式インクジェットプリンタの構成について説明する。本実施形態の静電式インクジェットプリンタ1は、インクタンク10と、ポンプ11と、インクリザーバ12と、プリントヘッド15とを備えている。ポンプ11及びプリントヘッド15はコントローラ40に接続されており、プリントヘッド15とコントローラ40との間には電源50,51が配置されている。インクタンク10、ポンプ11、インクリザーバ12、及びプリントヘッド15を含む第1循環回路と、インクタンク10、ポンプ11、及びインクリザーバ12を含む第2循環回路とが形成されるよう、各部が配管により接続されている。
【0019】
インクタンク10内には、液状媒体2b及び顔料粒子2aを含むインク2が貯留されている。本実施形態における顔料粒子2aは正の電荷を帯電しており、互いに分散した状態になっている。インクタンク10内のインク2は、ポンプ11により上述の第1及び第2循環回路において循環される。第1循環回路では、インクタンク10のインク2がポンプ11によってインクリザーバ12に供給され、インクリザーバ12に供給されたインク2の一部がプリントヘッド15に供給され、そしてプリントヘッド15に供給されたインク2の一部が用紙上に吐出され、吐出されなかったインク2は再びインクタンク10に戻される。第2循環回路では、インクタンク10内のインク2がポンプ11によってインクリザーバ12に供給され、インクリザーバ12に供給されたインク2のうちプリントヘッド15に供給されなかったインク2が再びインクタンク10に戻される。
【0020】
なお、静電式インクジェットプリンタ1の電源がオンの状態で且つ印刷が行われない間、インク2はプリントヘッド15から用紙に対して吐出されずに第1及び第2循環回路において循環する。
【0021】
インクリザーバ12は、ポンプ11に起因するインク2の脈動がプリントヘッド15に伝達するのを防止すると共に、内部に配置された固定フィルタ(図示せず)によってインク2内の顔料粒子2aのうち比較的大きい径を有するものを除去する機能を担っている。つまりインクリザーバ12においてインク2の量及び成分が制御され、インクリザーバ12に流入したインク2の一部がプリントヘッド15に供給されると共に、供給されなかったインク2はインクタンク10に戻されるようになっている。
【0022】
次いで、図2及び図3を参照しつつ、本実施形態の静電式インクジェットプリンタ1におけるプリントヘッド15の構成について説明する。図2には、図1の静電式インクジェットプリンタにおけるプリントヘッド15の部分斜視図が示されている。図2に示すように、プリントヘッド15は、インクを保持する筐体30と、筐体30内に並列配置された複数の吐出電極20と、筐体30の外部に離隔配置された一対の補助電極21とを有している。
【0023】
筐体30は略直方体形状の中空部材であり、インク供給スリット31とインク排出スリット32とインク吐出スリット33とが形成されている。インク供給スリット31は、インクタンク10からインクリザーバ12を介してプリントヘッド15に供給されるインク2を通過させる開口である。インク吐出スリット33は、離隔配置された一対の補助電極21間の空間と対応する位置に設けられており、筐体30内に流入したインク2の一部を用紙に対して吐出するための開口である。インク排出スリット32は、インク供給スリット31と対向する面に開口されており、筐体30内に流入したインク2のうちインク吐出スリット33から吐出されなかったインク2を通過させる。インク排出スリット32を通過して筐体30外に至ったインク2は、再びインクタンク10に戻される。
【0024】
筐体30内に並列配置された各吐出電極20は、尖鋭した先端を有する細長の板状部材からなり、先端が筐体30に形成されたインク吐出スリット33の方向に位置し且つ板面が互いに対向するように、所定間隔をもって配置されている。隣接する吐出電極20の隙間に筐体30のインク供給スリット31から流入したインク2が通過し、直線状に配列された各吐出電極20の先端間にメニスカスが形成される。そして吐出電極20の先端(インク吐出部20a)のそれぞれからインク2が吐出されるようになっている。なお、インク吐出部20aの配列方向の長さは画像が形成される用紙の幅とほぼ同じであり、用紙の略全幅にわたって画像を形成することができるようになっている。
【0025】
本実施形態において、筐体30のインク供給スリット31及びインク吐出スリット32が開口されている面のそれぞれには、ヒーター35が設置されている(図中にはインク排出スリット32が開口されている面のヒーター35のみ描かれている)。筐体30はこれらヒーター35によって後に詳述するように温調され、筐体30内のインク2の温度が所定範囲となるように制御される。なお、ヒーター35としては、例えばシリコンなどからなるラバーヒーターやセラミックヒーターなど様々な種類のものを使用可能である。
【0026】
次いで、図3には、図2のプリントヘッド15の概略構成が示されている。図3に示すように、各吐出電極20のインク吐出部20aから吐出されたインク2は、一対の補助電極21の間を通過して用紙5に到達する。ここで、各吐出電極20はそれぞれ電源50を介してコントローラ40に接続されており、一対の補助電極21は電源51を介してコントローラ40に接続されている。このコントローラ40によって、各吐出電極20と補助電極21とにおける電位がそれぞれ個別に制御される。
【0027】
ここで、用紙5に対して画像の印刷が行われる際の、本実施形態の静電式インクジェットプリンタ1におけるプリントヘッド15及びコントローラ40の動作について説明する。
【0028】
先ず、コントローラ40から電源50,51を介してプリントヘッド15の吐出電極20及び補助電極21に、印刷される画像データに対応した所定のピーク電圧値及び所定のパルス電圧幅を有する正のパルス電圧が供給される。パルス電圧が供給されると、吐出電極20と補助電極21との間に電位差が生じ、筐体30内における所定量の液状媒体2b及び顔料粒子2aを含むインク2液滴にクーロン力が作用することによって、インク2液滴が用紙5に向かって吐出される。用紙5の略全幅に亘って直線状に配置された複数の吐出電極20のうち、画像が印刷されるべき用紙5の幅方向位置に対応する吐出電極20のみに選択的にパルス電圧が供給されることによって、用紙5上に所望の画像が印刷される。ここで、吐出電極20及び補助電極21に供給されるパルス電圧のピーク電圧値及びパルス電圧幅を変更することにより、用紙5上に形成される画像の濃度を調整することができる。
【0029】
本実施形態におけるプリントヘッド15と対向するよう配置された用紙5は、アースされた搬送台6に載置されており、用紙5も同様にアースされた状態となっている。なお、用紙5及び搬送台6を必ずしもアースする必要はなく、負の電荷を帯電させてもよい。
【0030】
次に、筐体30の上面及び下面のそれぞれに設置されたヒーター35による吐出されるインク2の温調について説明する。図3に示すように、ヒーター35は電源52を介してコントローラ40と接続されており、当該コントローラ40からヒーター35の電流量を変化させる信号が出されることによって、ヒーター35の温度が制御される。なお、コントローラ40によるヒーター35の温度制御の本来の目的は、筐体30内のインク吐出部20a近傍におけるインク2を所定範囲内に制御することにある。吐出に適切なインク2の温度は含まれる液状媒体2a及び顔料粒子2aなどの組成による後述の粘性度、表面張力、及び導電率と温度との関係の違いを勘案し、インク2の種類毎に決定されるものとする。
【0031】
ここで、上述したように、インク2の温度が高いほど含まれる顔料粒子2aが移動しやすく、粘性度及び表面張力が小さくなってメニスカスの形状が安定し、インク2の吐出が円滑になり、また、高温になるほどインク2の電気泳動速度が上昇し、パルス電圧に対するレスポンスが大きくなって高速印刷が可能になる。したがってインク2をできるだけ高温に保つのが好ましいと考えられるが、これも上述したように、インク2が高温になると導電率も大きくなり、導電率が大き過ぎるとインク2中の顔料粒子2aの濃縮が抑制されるため、インク2の吐出しやすさという点ではよいが、吐出されるインク2の顔料粒子2a濃度が低いものとなり、濃度の薄い印刷が行われることになる。またさらに、インク2の揮発性などを考慮すると、インク2の温度をその揮発温度(インク2の組成により異なる)以下に設定するのが好ましい。
【0032】
以上の理由から、本実施形態における制御されるべきインク2の温度の所定範囲は、周辺温度以上且つインク2の揮発温度以下とされている。また、インク2の吐出を安定させるという観点から、この所定範囲を広くせず、例えばある温度の5度前後などできるだけ狭く設定するのが好ましい。なお、発明者の知見によると、静電式インクジェット式プリンタに用いられる一般的なインク2の温度は55度以上60度以下の範囲に制御されるのが特に好ましい。
【0033】
次いで、図4を参照しつつ、図2に示した静電式インクジェットプリンタ1のプリントヘッド15の変形例について説明する。図4のプリントヘッド115は図2のプリントヘッド15とは異なり、筐体130内の長手方向にインク2流路が形成されている。
【0034】
略直方体で薄型の中空部材である筐体130の幅方向の一側面からインク供給ノズル131が突出し、これと反対側の側面からはインク排出ノズル132が突出しており、筐体130の長手方向の一側面には当該長手方向に沿ってインク吐出スリット133が設けられている。そして当該インク吐出スリット133からは、筐体130の外側に向けて尖鋭した先端部が長手方向に所定間隔をもって交互に形成されている。
【0035】
インクは図中の矢印方向にインク供給ノズル131から筐体130内の中空部に流入し、その一部がインク吐出スリット133から、より詳細にはインク吐出スリット133に設けられた複数の先端部(インク吐出部120a)から吐出される。当該インク吐出部120aから吐出されなかったインクはインク排出ノズル132から排出される。
【0036】
インク吐出スリット133に設けられた複数のインク吐出部120aは、筐体130内の下面と連通している。そして当該筐体30内の下面における各インク吐出部120aと対応する位置にはそれぞれ幅方向に沿って細長の吐出電極120が並列配置されており、各吐出電極120と図示しない図2と同様の補助電極21との間に電位差を生じさせることで、上述の例と同様に、インク液滴にクーロン力を作用させてインクが吐出されるようになっている。なお、この変形例において、メニスカスは隣接するインク吐出部120a間の窪みに形成される。
【0037】
また、図4に示す変形例において、ヒーター135は筐体130の上面及び下面に設置されており(図中には上面のヒーター135のみ描かれている)、上述の例と同様にして、筐体130が温調され、さらにインク吐出部120a近傍のインクの温度が制御されるようになっている。
【0038】
なお、図2〜図4において本発明に係る静電式インクジェットプリンタ1のプリントヘッドの例を示したが、カラー印刷を行う場合は少なくとも4色以上のインクが用いられ、各色にそれぞれ独立したプリントヘッド15,115が設けられるのが一般である。
【0039】
以上に述べたように、上述した本発明の一実施形態に係る静電式インクジェットプリンタ1は、インクが吐出されるインク吐出部20a,120aのそれぞれに対応して配置された吐出電極20,120と、当該吐出電極20,120と離隔配置された補助電極21とを有するプリントヘッド15,115を備え、インク吐出部20a,120a近傍におけるインク2の温度をヒーター35,135によって所定範囲内に制御するように構成されている。これにより、インク2の粘性度、表面張力、及び導電率を適性範囲に保ち、周辺温度が様々に変化する場合でも安定して良好なプリント画質を得ることが可能となる。
【0040】
また、上述のように、カラー印刷を行う場合は各色にそれぞれ独立したプリントヘッド15,115が設けられるのが一般であるが、それらプリントヘッド15,115間での熱膨張が異なる場合、各色のドット位置が揃わず色ずれが生じてプリント画質が低下してしまう。そこで上述の実施形態のようにヒーター35,135を筐体30,130の表面、即ちインク吐出部20a,120aの比較的近傍に設置することにより、インク吐出部20a,120a近傍におけるインク2の温度を制御してインク2の粘性度、表面張力、及び導電率を適性範囲に保つだけではなく、各色のプリントヘッド15,115を形成する材料の熱膨張の差に起因する色ずれの問題を解消することができる。したがって、カラー印刷において安定して良好なプリント画質を得ることが実現される。
【0041】
また、ヒーター35,135が、例えばインク吐出部20a,120aから離れたリザーバ12などプリントヘッド15,115以外の部分に設置されている場合と比較して、インク吐出部20a,120a近傍におけるインク2の温度を所定範囲内に制御しやすいという効果も得られる。
【0042】
また、上述の実施形態では温調装置としてヒーター35,135を用いており、コストを抑えながらの温度制御が可能となっている。
【0043】
また、ヒーター35,135により制御されるインク2の温度の所定範囲を周辺温度以上且つインク2の揮発温度以下とすることで、インク2の揮発が最小限に抑制され、揮発によって時間経過と共にインク濃度が変動するという問題が軽減される。
【0044】
また、インク2を揮発温度以下のできるだけ高温に制御することで、インク2の揮発を抑制しつつ、インク2の粘性度及び表面張力を小さくしてメニスカスの形状を安定させ、良好なプリント画質を実現させることができる。
【0045】
また、インク2が高温になると電気泳動速度が大きくなり、パルス電圧に対するレスポンスが高まって高速印刷が可能になる。
【0046】
また、温度が高すぎたり低すぎたりするとインク2の導電率の変動によって吐出が円滑に行えなかったり濃度の高い印刷ができなかったりという不都合が生じるが、上述の実施形態のようにインク2の温度を周辺温度以上且つインクの揮発許容温度以下の所定範囲内に制御することで、このような不都合を解消して良好なプリント画質を得ることができる。
【0047】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。例えば温調装置であるヒーター35,135は、プリントヘッド15,115のインク吐出部20a,120a近傍におけるインク2の温度を所定範囲内に制御することが可能であればよく、その設置箇所は、筐体30,130の表面以外のインク吐出部20a,120aの近傍、さらにインク吐出部20a,120aの近傍ではなく、インクタンク10、ポンプ11、インクリザーバ12、各部を接続する配管など、様々であってよい。
【0048】
また、インク2の温度が制御される所定範囲は周辺温度以上且つインク2の揮発温度以下に限定されるものではなく、インク2の吐出に支障のない程度としてよい。
【0049】
また、インク2の温度を所定範囲内に制御するための温調装置としては、ヒーター35,135のような加熱機能のみを有する装置以外に、例えば加熱及び冷却が可能なペルチェモジュールを用いた装置などであってもよい。
【0050】
また、インク2が所定時間以上吐出されない場合、インク2が周辺温度以下となるよう制御してよい。ここでインク2の温度を制御するのに必要となる周辺温度のデータは、プリンタが使用される環境を考慮して予め設定されてもよいし、センサにより得られるものとしてもよい。そして所定時間は、例えば数十分間など、当該プリンタの種類、使用するインク2の種類、周辺温度、その他当該プリンタを使用する環境などに応じて適宜決定してよい。
【0051】
上記のようにインク2が所定時間以上吐出されない場合にインク2が周辺温度以下となるよう制御することで、長時間印刷が行われない間にインク2が揮発するのを抑制し、インク濃度の変動を最小限に抑えることができる。これは、インク2が常温下でも時間経過と共に少しずつ揮発する性質を持っており、長時間印刷が行われない場合にインク2を常温のままにしておくと、インク2の揮発が促進されてインク濃度が極端に変動してしまう恐れがあることを考慮したものである。
【0052】
インク2が周辺温度以下となるよう制御するためには、上述の実施形態のようにヒーター35を温調装置として使用する場合、例えばコントローラ40によってヒーター35の電源52を一定時間停止することにより、インク2の温度を周辺温度と略同一にすることが可能であると考えられる。一方、温調装置として加熱及び冷却が可能な装置を使用する場合、通常は加熱作用によりインク2を所定範囲内に制御すると共に、インク2が所定時間以上吐出されない場合は冷却作用によりインク2を周辺温度以下にすることが可能である。
【0053】
また、プリントヘッド15の吐出電極20及び補助電極21に供給される電圧信号は、パルス信号である必要はなく、任意の波形を有するものであってよい。
【0054】
また、上述の実施形態ではインク2に含まれる顔料粒子2aが正の電荷に帯電しているものとしているが、負の電荷を帯電していてもよい。
【0055】
また、印刷媒体としては用紙5に限定されず、プラスティックなど様々な媒体を用いてよい。
【0056】
【発明の効果】
請求項1によると、周辺温度が様々に変化する場合でも安定して良好なプリント画質を得ることが可能となる。
【0057】
請求項2によると、カラー印刷において色ずれの問題を解消し、安定して良好なプリント画質を得ることが実現される。
【0058】
請求項3によると、温調装置としてヒーターを用いることで、コストを抑えながらの温度制御が可能となる。
【0059】
請求項4によると、インクの揮発が抑制されることで時間経過と共にインク濃度が変動するという問題が軽減されると共に、メニスカスの形状を安定させて良好なプリント画質を実現させることができ、さらに高速印刷が可能である。
【0060】
請求項5によると、長時間印刷が行われない場合に、インクの揮発を抑制してインク濃度の変動を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る静電式インクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。
【図2】図1の静電式インクジェットプリンタにおけるプリントヘッドを示す部分斜視図である。
【図3】図2のプリントヘッドの概略構成を示す構成図である。
【図4】図2のプリントヘッドの変形例を示す全体斜視図である。
【符号の説明】
1 静電式インクジェットプリンタ
2 インク
2a 顔料粒子
2b 液状媒体
15,115 プリントヘッド
20,120 吐出電極
20a,120a インク吐出部
21 補助電極
30,130 筐体(インク保持部)
35,135 ヒーター(温調装置)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic inkjet printer that discharges ink containing pigment particles charged by Coulomb force.
[0002]
[Prior art]
An electrostatic ink jet printer forms an image on paper by applying a coulomb force by applying a predetermined pulse voltage to ink to eject ink droplets. The ink used here has a configuration in which charged pigment or resin solid particles are mixed in a liquid medium called a carrier. In addition, a large number of ejection electrodes for applying a pulse voltage are arranged in a print head of an electrostatic ink jet printer, and ink is normally ejected by maintaining a proper meniscus between adjacent ejection electrodes. It has become so.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electrostatic ink jet printer, there is a problem that when the ambient temperature changes, the quality of a printed image fluctuates, and it is difficult to stably obtain good print image quality.
[0004]
Accordingly, a main object of the present invention is to provide an electrostatic inkjet printer capable of stably obtaining good print quality even when the ambient temperature changes variously.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has found that the reason why stable print quality cannot be obtained when the ambient temperature changes is due to the fact that the viscosity, surface tension, and conductivity of the ink vary with temperature. Was. Specifically, the viscosity and surface tension of the ink affect the shape of the meniscus in the ink ejection section, and the viscosity and the surface tension tend to increase as the temperature decreases. If the viscosity and the surface tension increase, the shape of the meniscus becomes unstable, and it becomes difficult to properly discharge the ink. Further, since the viscosity of the ink is inversely proportional to the electrophoretic velocity, the increase in the viscosity with a decrease in temperature not only makes the shape of the meniscus unstable but also reduces the electrophoretic velocity of the ink. If the electrophoretic speed of the ink decreases, the response to the pulse voltage decreases, so that high-speed printing cannot be performed. Further, the conductivity of the ink affects the degree of concentration of the pigment particles in the ink, and tends to increase in proportion to the temperature. At low temperatures, the conductivity is low, and the concentration of the pigment particles is promoted, so that the concentration of the pigment particles in the ejected ink increases. However, when the concentration is excessive, the ink becomes difficult to eject. Conversely, at high temperatures where the conductivity increases, the concentration of the pigment particles in the ink is suppressed, so that the ink is easily ejected.However, the ejected ink has a low pigment particle concentration, so that printing with a low concentration can be performed. Will be done. That is, if the temperature is too low, the ink is not ejected smoothly due to fluctuations in the conductivity of the ink, and if the temperature is too high, an image with a high density cannot be printed.
[0006]
In view of the above problems, the electrostatic inkjet printer according to claim 1, an ink holding unit that holds an ink containing a liquid medium and charged pigment particles, a plurality of ink ejection units that communicate with the ink holding unit, A discharge head disposed in the vicinity of each of the ink discharge units, and a print head having an auxiliary electrode spaced apart from the discharge electrode, and controlling a potential at each of the discharge electrode and the auxiliary electrode by controlling a potential at the discharge electrode and the auxiliary electrode. In an electrostatic inkjet printer that discharges ink from an ink discharge unit, a temperature control device for controlling the temperature of ink in the vicinity of the ink discharge unit of the print head to be within a predetermined range is provided.
[0007]
As described above, by controlling the temperature of the ink in the vicinity of the ink ejection portion of the print head within a predetermined range by a temperature control device, the viscosity, surface tension, and conductivity of the ink are kept within appropriate ranges, and the ambient temperature is controlled. , The print quality can be stably obtained.
[0008]
It should be noted that since the temperature suitable for ink ejection varies depending on the composition of the ink and the like, the predetermined range of the temperature controlled by the temperature control device is determined for each type of ink.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the electrostatic ink jet printer according to the first aspect, wherein the temperature control device is provided near the ink discharge unit.
[0010]
Conventionally, when performing color printing, at least four or more colors of ink are conventionally used, and independent print heads are generally provided for each color. However, the ambient temperature of these print heads is not necessarily constant, and the temperature between print heads is not always constant. Thermal expansion may differ. If the thermal expansion differs between the print heads as described above, the dot positions of the respective colors will not be aligned, causing a color shift and deteriorating the print image quality. Therefore, by installing a temperature control device near the ink ejection portion of the print head of each color as in the configuration of claim 2, the temperature of the ink near the ink ejection portion is controlled and the viscosity, surface tension, and conductivity of the ink are controlled. Not only can the ratio be kept in an appropriate range, but also the problem of color misregistration caused by the difference in thermal expansion of the material forming the print head of each color can be eliminated. Therefore, it is possible to stably obtain good print image quality in color printing. In addition, compared to a case where the temperature control device is installed at a distance from the ink ejection unit, an effect that the temperature of the ink in the vicinity of the ink ejection unit can be easily controlled within a predetermined range can be obtained.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the electrostatic inkjet printer according to the first or second aspect, the temperature control device is a heater.
[0012]
According to the above configuration, by using the heater as the temperature control device, it is possible to control the temperature while suppressing the cost.
[0013]
The electrostatic ink-jet printer according to claim 4, wherein the predetermined range of the temperature of the ink controlled by the temperature controller is equal to or higher than the ambient temperature and equal to or lower than the volatilization temperature of the ink. There is a feature.
[0014]
According to the above configuration, by setting the temperature of the ink in the vicinity of the ink ejection portion to be equal to or higher than the ambient temperature and equal to or lower than the volatilization temperature of the ink, the volatilization of the ink is suppressed to a minimum, and the volatility causes the ink density to fluctuate with time. Is reduced. In addition, by controlling the ink to a temperature as high as possible below the volatilization temperature, it is possible to suppress the volatilization of the ink, reduce the viscosity and surface tension of the ink, stabilize the shape of the meniscus, and realize good print image quality. Can be. In addition, when the temperature of the ink becomes high, the electrophoresis speed increases, and the response to the pulse voltage increases, thereby enabling high-speed printing. In addition, if the temperature is too high or too low, there is a disadvantage that the ink cannot be smoothly discharged or a high-density printing cannot be performed due to fluctuations in the conductivity of the ink. By controlling the temperature within a predetermined range equal to or lower than the permissible temperature, such inconvenience can be solved and good print quality can be obtained.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrostatic ink jet printer according to any one of the first to fourth aspects, when the ink is not ejected for a predetermined time or more, the temperature of the ink is controlled to be equal to or lower than the ambient temperature by the temperature controller. It is characterized by the following.
[0016]
Ink has the property of evaporating little by little over time even at room temperature, so if the ink is left at room temperature when printing is not performed for a long time, the ink concentration is promoted due to the accelerated volatilization of the ink. It is thought that it fluctuates extremely. Therefore, when the ink is not ejected for a predetermined time or longer as in the above configuration, by controlling the temperature of the ink to be equal to or lower than the ambient temperature, the volatilization of the ink is suppressed when printing is not performed for a long time. Fluctuations in ink density can be minimized.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
First, the configuration of an electrostatic inkjet printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The electrostatic inkjet printer 1 according to the present embodiment includes an
[0019]
In the
[0020]
The ink 2 circulates in the first and second circulation circuits without being ejected from the
[0021]
The
[0022]
Next, the configuration of the
[0023]
The
[0024]
Each of the
[0025]
In the present embodiment, a
[0026]
Next, FIG. 3 shows a schematic configuration of the
[0027]
Here, the operation of the
[0028]
First, a positive pulse voltage having a predetermined peak voltage value and a predetermined pulse voltage width corresponding to image data to be printed is applied to the
[0029]
The
[0030]
Next, the temperature control of the ink 2 ejected by the
[0031]
Here, as described above, the higher the temperature of the ink 2, the more easily the contained
[0032]
For the above reasons, the predetermined range of the temperature of the ink 2 to be controlled in the present embodiment is set to be equal to or higher than the ambient temperature and equal to or lower than the volatilization temperature of the ink 2. In addition, from the viewpoint of stabilizing the ejection of the ink 2, it is preferable that the predetermined range is not widened but set as narrow as possible, for example, about 5 degrees at a certain temperature. According to the knowledge of the inventor, it is particularly preferable that the temperature of the general ink 2 used in the electrostatic ink jet printer is controlled in a range of 55 degrees or more and 60 degrees or less.
[0033]
Next, a modification of the
[0034]
An
[0035]
The ink flows from the
[0036]
The plurality of
[0037]
Further, in the modification shown in FIG. 4, the
[0038]
FIGS. 2 to 4 show examples of the print head of the electrostatic inkjet printer 1 according to the present invention. In the case of performing color printing, at least four or more colors of ink are used, and independent printing is performed for each color. Generally, heads 15 and 115 are provided.
[0039]
As described above, in the electrostatic inkjet printer 1 according to the embodiment of the present invention described above, the
[0040]
Further, as described above, when performing color printing, it is general that independent print heads 15 and 115 are provided for each color. However, when the thermal expansion between the print heads 15 and 115 is different, each color is different. Since the dot positions are not aligned, color misregistration occurs, and the print quality deteriorates. Therefore, by installing the
[0041]
In addition, compared to the case where the
[0042]
Further, in the above-described embodiment, the
[0043]
Further, by setting a predetermined range of the temperature of the ink 2 controlled by the
[0044]
Further, by controlling the temperature of the ink 2 as high as possible below the volatilization temperature, the volatility of the ink 2 is suppressed, the viscosity and surface tension of the ink 2 are reduced, the shape of the meniscus is stabilized, and good print quality is obtained. Can be realized.
[0045]
Further, when the temperature of the ink 2 becomes high, the electrophoresis speed increases, the response to the pulse voltage increases, and high-speed printing becomes possible.
[0046]
Also, if the temperature is too high or too low, the conductivity of the ink 2 fluctuates, which causes inconveniences such as the inability to discharge smoothly and the inability to print at a high density. By controlling the temperature within a predetermined range that is equal to or higher than the ambient temperature and equal to or lower than the allowable volatilization temperature of the ink, it is possible to eliminate such inconvenience and obtain good print image quality.
[0047]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made within the scope of the claims. For example, the
[0048]
In addition, the predetermined range in which the temperature of the ink 2 is controlled is not limited to the ambient temperature or more and the volatilization temperature of the ink 2 or less, and may be a degree that does not hinder the ejection of the ink 2.
[0049]
As a temperature control device for controlling the temperature of the ink 2 within a predetermined range, in addition to a device having only a heating function such as the
[0050]
When the ink 2 is not ejected for a predetermined time or more, the control may be performed so that the temperature of the ink 2 becomes equal to or lower than the ambient temperature. Here, the data of the ambient temperature required to control the temperature of the ink 2 may be set in advance in consideration of the environment in which the printer is used, or may be obtained by a sensor. The predetermined time may be appropriately determined according to the type of the printer, the type of the ink 2 to be used, the ambient temperature, the environment in which the printer is used, and the like, for example, for several tens of minutes.
[0051]
As described above, by controlling the temperature of the ink 2 to be equal to or lower than the ambient temperature when the ink 2 is not ejected for a predetermined time or more, the volatilization of the ink 2 while printing is not performed for a long time is suppressed, and the ink density is reduced. Fluctuations can be minimized. This is because the ink 2 has the property that it evaporates little by little with time even at room temperature. If the ink 2 is kept at room temperature when printing is not performed for a long time, the evaporation of the ink 2 is accelerated. This is in consideration of the possibility that the ink density may fluctuate extremely.
[0052]
In order to control the temperature of the ink 2 to be equal to or lower than the ambient temperature, when the
[0053]
Further, the voltage signal supplied to the
[0054]
In the above-described embodiment, the
[0055]
Further, the print medium is not limited to the
[0056]
【The invention's effect】
According to the first aspect, it is possible to stably obtain good print image quality even when the ambient temperature changes variously.
[0057]
According to the second aspect, it is possible to solve the problem of color misregistration in color printing and to stably obtain good print image quality.
[0058]
According to the third aspect, by using the heater as the temperature control device, it is possible to control the temperature while suppressing the cost.
[0059]
According to the fourth aspect, the problem that the ink concentration fluctuates with the passage of time due to the suppression of the volatilization of the ink is reduced, and the shape of the meniscus can be stabilized to realize good print image quality. High-speed printing is possible.
[0060]
According to the fifth aspect, when printing is not performed for a long time, the volatilization of the ink can be suppressed and the fluctuation of the ink density can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electrostatic inkjet printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view showing a print head in the electrostatic inkjet printer of FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the print head of FIG. 2;
FIG. 4 is an overall perspective view showing a modified example of the print head of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 electrostatic inkjet printer
2 ink
2a Pigment particles
2b Liquid medium
15,115 print head
20, 120 ejection electrode
20a, 120a Ink ejection unit
21 Auxiliary electrode
30, 130 case (ink holding unit)
35,135 heater (temperature control device)
Claims (5)
前記プリントヘッドの前記インク吐出部近傍におけるインクの温度を所定範囲内に制御するための温調装置を備えていることを特徴とする静電式インクジェットプリンタ。An ink holding unit that holds an ink containing a liquid medium and charged pigment particles, a plurality of ink ejection units that communicate with the ink holding unit, an ejection electrode disposed near each of the ink ejection units, An electrostatic inkjet printer that includes a print head having electrodes and auxiliary electrodes spaced apart from each other, and discharges ink from the ink discharge unit by controlling a potential at each of the discharge electrodes and the auxiliary electrodes.
An electrostatic inkjet printer comprising a temperature control device for controlling the temperature of the ink in the vicinity of the ink ejection portion of the print head within a predetermined range.
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JP2007167761A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Electrostatic atomization apparatus |
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2002
- 2002-08-08 JP JP2002230872A patent/JP2004066701A/en active Pending
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