JP2004181645A - 画像記録装置及び画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高画質の画像を記録可能な画像記録装置及び画像記録方法を得る。
【解決手段】剥離爪34と排出トレイ38との間に2つの定着装置40が配置される。定着装置40を構成する定着ローラ対41は、搬送ベルト14の回転速度と異なる回転速度で回転可能とされている。定着速度が画像描画速度より遅くなるので、インク粒子の溶融性が高くなり、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】剥離爪34と排出トレイ38との間に2つの定着装置40が配置される。定着装置40を構成する定着ローラ対41は、搬送ベルト14の回転速度と異なる回転速度で回転可能とされている。定着速度が画像描画速度より遅くなるので、インク粒子の溶融性が高くなり、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
記録媒体に所望の画像を記録する画像記録装置及び画像記録方法としては、たとえば、特許文献1に示されているインクジェット式印刷方法及び印刷装置がある。このインクジェット式印刷方法及び印刷装置では、絶縁性溶媒中に、少なくとも着色した粒子を分散した高抵抗を有するインクを使用し、このインクに吐出位置で強電界を作用させることにより、該着色粒子の凝集物を吐出位置に形成し、さらに静電手段により該凝集物を吐出位置から吐出させる。さらに、印刷媒体上のインク画像を定着装置5を用いて印刷媒体上に定着される。
【0003】
ところで、上記した構成のインクを使用した場合には、記録媒体にインクを吐出するために要する時間(描画時間)に対し、定着に要する時間(定着時間)を長く設定すると、耐擦過性にすぐれた、より高画質の画像を得ることが可能になる場合がある。また、上記以外のインクや着色粒子を使用した場合であっても、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を得ることができる場合がある。
【0004】
しかし、特許文献1のインクジェット式印刷装置の構成では、定着時間を描画時間に対して変更することができなかった。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−171103号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を記録可能な画像記録装置及び画像記録方法を得ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、前記記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を付着させて画像を記録する画像記録手段と、記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を定着させる定着手段と、前記画像記録手段による画像記録時の相対移動速度に対し、前記定着手段による定着時の相対移動速度を異なる速度に変更する変更手段と、を有することを特徴とする。
【0008】
この画像記録装置では、画像記録手段による記録媒体への着色粒子の付着と、定着手段による着色粒子の定着が、いずれも記録媒体をこれらの手段に対して相対移動させつつ行われる。
【0009】
また、画像記録手段による画像記録時の相対移動速度と、定着手段による定着時の相対移動速度は、変更手段によって異なる速度に変更される。これにより、着色粒子を記録媒体に付着させるために要する時間(描画時間)と、着色粒子を記録媒体に定着させるために要する時間(定着時間)とが異なることになるので、色彩度が向上し、より高画質の画像を得ることができる。
【0010】
しかも、定着手段として定着効率の低い小型のものを使用しても高画質の画像を記録することが可能となるので、画像記録装置全体として小型化、低コスト化を図ることも可能となる。定着手段としては、加熱定着、フラッシュ露光定着などを適用できる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、記録媒体を保持した状態で搬送可能な搬送部材と、前記搬送部材を所定の搬送速度となるよう駆動する駆動手段と、を有し、前記変更手段が、前記駆動手段による前記搬送部材の搬送速度を変更可能とすることで構成されていることを特徴とする。
【0012】
したがって、記録媒体を搬送部材に保持させた状態で搬送部材を駆動手段により駆動し、安定して記録媒体を搬送できる。そして、記録媒体を画像記録手段及び定着手段に順次通過させることで、記録媒体への着色粒子の強固な付着及び定着を行うことができる。
【0013】
駆動手段による搬送部材の搬送速度は変更可能とされているので、これにより、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることができる。
【0014】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記画像記録手段に対し、前記定着手段が多く設けられていることを特徴とする。
【0015】
したがって、定着時間を描画時間よりも長く設定した場合であっても、画像記録手段と定着手段との間に停留する記録媒体の数を少なくして、効率的な画像記録が可能となる。
【0016】
なお、本発明の画像記録装置において、画像記録手段の具体的構成は特に限定されず、たとえば、いわゆる電子写真方式による画像記録でもよいが、請求項4に記載のように、前記画像記録手段が、画像情報に応じてインク粒子を記録媒体に吐出することで画像記録を行うインクジェット記録ヘッド、とされている構成とすることができる。
【0017】
請求項5に記載の発明では、記録媒体を画像記録手段に対して相対移動させつつ着色粒子を付着させて画像を記録する描画工程と、記録媒体を定着手段に対し描画工程とは異なる相対移動速度で相対移動させつつ着色粒子を定着させる定着工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
この画像記録方法では、描画工程での画像記録手段による記録媒体への着色粒子の付着と、画像定着工程での定着手段による着色粒子の定着が、いずれも記録媒体をこれらの手段に対して相対移動させつつ行われる。
【0019】
また、定着工程は、記録媒体を定着手段に対し描画工程とは異なる相対移動速度で相対移動させつつ行われる。これにより、着色粒子を記録媒体に付着させるために要する時間(描画時間)と、着色粒子を記録媒体に定着させるために要する時間(定着時間)とが異なることになるので、より高画質の画像を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
図1に示すように、第1実施形態のインクジェット画像記録装置10は、ハウジング12内に、インクジェット記録ヘッド16及び記録用紙Pを搬送する搬送ベルト14を備える。
【0022】
搬送ベルト14は、無端状であり、3つのベルトローラ20A、20B、20Cに張架されている。ベルトローラ20A、20B、20Cの少なくとも1つが、図示しない駆動手段により回転駆動され、これにより搬送ベルト14がX方向へ移動可能とされている。また、搬送ベルト14は絶縁部材により構成されている。絶縁部材としては、フッ素樹脂を挙げることができる。フッ素樹脂としては、4フッ化エチレン樹脂(PTFE)、4フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(PFA)、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)、4フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂(ETFE)、3フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)、3フッ化塩化エチレン・エチレン共重合樹脂(ECTFE)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、フッ化ビニル樹脂(PVF)が該当する。これらの材料を使用することで、搬送ベルト14の電荷保持性、及び耐久性を向上させることができる。
【0023】
インクジェット記録ヘッド16は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各々のインクジェット記録ヘッド16C、16M、16Y、16Kから構成されており、記録用紙Pへ画像を記録する画像記録位置Hの、搬送ベルト14の外側に配置されている。
【0024】
本発明で好適に使用されるインクジェット記録ヘッドは、インク流路内での荷電粒子を電気泳動させて開口付近のインク濃度を増加させ、吐出を行うインクジェット方法に関し、主に記録媒体または記録媒体背面に配置された対向電極に起因する静電吸引力によりインク滴の吐出を行うものである。従って、記録媒体あるいは対向電極がヘッドに対向していない場合や、ヘッドと対向する位置にあっても記録媒体あるいは対向電極に電圧が印加されていない場合には、誤って吐出電極に電圧が印加された場合や振動が与えられた場合でもインク滴の吐出は起こらず、装置内を汚すことはない。
【0025】
インクジェット記録ヘッド16は、図2、図3に示すように、一方向のインク流Qが形成されるインク流路72と、インク流路72のインク滴Gが吐出される側の壁を構成する基板74と、インクを記録用紙Pへ向けて吐出する複数の吐出部76と、を有する。吐出部76の各々には、インク流路72から飛翔するインク滴Gを記録用紙Pへ向けて案内するインクガイド部78が設けられ、基板74には、インクガイド部78がそれぞれ挿通する開口75が形成されており、インクガイド部78と開口75の内壁面との間にはインクが上昇するインクメニスカス82が形成されている。インクガイド部78と記録用紙Pとのギャップdは200μm〜1000μm程度であることが多い。また、インクガイド部78は、下端側で支持棒部80に固定されている。
【0026】
基板74は、図2に示すように、2つの吐出電極を所定間隔で離して電気的に絶縁している絶縁層84、絶縁層84の外側のインク滴Gが吐出される側に設けられた第1吐出電極86、第1吐出電極86を覆う絶縁層88、絶縁層88の外側のインク滴Gが吐出される側に設けられたガード電極90、及び、ガード電極90を覆う絶縁層92、を備える。また、基板74は、絶縁層84の外側の第1吐出電極86と逆側に設けられた第2吐出電極96、第2吐出電極96を覆う絶縁層98、を備える。ガード電極90は、第1吐出電極86や第2吐出電極96に印加された電圧によって隣接する吐出部に電界上の影響が生じることを防止するために設けられている。
【0027】
更に、インクジェット記録ヘッド16には、インク流路72の底面を構成する浮遊導電板102が設けられている。浮遊導電板102は、第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加されたパルス状の吐出電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路72内の正に帯電したインク粒子(荷電粒子)Rを記録用紙P側へ向けて泳動させる。浮遊導電板102のインク流路72側は、電気絶縁性であると共にインクに対して耐腐食性である被覆膜104で被覆されており、これにより、インクヘの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化するのが防止されている。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、1012Ω・cm以上が望ましく、より望ましくは1013Ω・cm以上である。また、絶縁性被覆膜はインクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板102がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板102の被覆膜104で被覆された側と逆側は、絶縁部材106で覆われている。被覆膜104及び絶縁部材106により、浮遊導電板102は完全に電気的絶縁状態にされている。
【0028】
なお、浮遊導電板102は、インクヘッド1ユニットにつき1個以上である(例えば、C、M、Y、Kの4つのヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各1個づつ有し、CとMのヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない)。
【0029】
インク流路72に入れるインクは、粒径0.1〜5.0μm程度の着色荷電粒子をキャリア液中に分散したものを用いる。キャリア液は、高い電気抵抗率(1010Ωcm以上)を有する誘電性の液体であることが要求される。仮に電気抵抗率の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧によりキャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子(帯電したインク粒子)Rの濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【0030】
誘電性液体の比誘電率は5以下が好ましく、より好ましくは4以下、更に好ましくは3.5以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
【0031】
本発明に用いる誘電性液体として好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、およびこれらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン.イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、シリコーンオイル(例えは信越シリコーン社製KF−96L)等を単独あるいは混合して用いる。
【0032】
上記の非水溶媒中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが―般的である。色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用インキ組成物、あるいは電子写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であれはどれでも使用可能である。これらの着色粒子は、インク全体に対して0.5〜30重量%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは1.5〜25重量%、更に好ましくは3〜20重量%の範囲で含有されることが望ましい。
【0033】
本発明の誘電性溶媒中に、分散された着色粒子の粒子の平均粒径は0.1μm〜5μmが好ましい。より好ましくは0.2μm〜1.5μmであり、更に好ましくは0.4μm〜1.0μmの範囲である。この粒径はCAPA−500(堀場製作所(株)製商品名)により求めたものである。
【0034】
またインク組成物として、粘度は0.5〜5mPa・secの範囲が好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、更に好ましくは0.7〜2.0mPa・secの範囲である。着色粒子は荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は5〜200μC/gの範囲が望ましく、より好ましくは10〜150μC/g、更に好ましくは15〜100μC/gの範囲である。また荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化する事もあり、下記に定義する分配率Pが、50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。
【0035】
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここでσ1はインク組成物の電気伝導度、σ2はインク組成物を遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度はLCRメーター(安藤電気(株)社製AG−4311)及び液体用電極(川口電機製作所(株)社製LP−05型)を使用し、印加電圧5V、周波数lkHzの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機(トミー精工(株)社製SRX−201)を使用し、回転速度14500rpm、温度23°Cの条件で30分間行った。
【0036】
以上のようなインク組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【0037】
一方、インク組成物の電気伝導度σ1は、100〜3000pS/cmの範囲が好ましく、より好ましくは150〜2500pS/cm、更に好ましくは200〜2000pS/cmの範囲である。以上の様な電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。またインク組成物の表面張力は、15〜50mN/mの範囲が好ましく、より好ましくは15.5〜45mN/m、さらに好ましくは16〜40mN/mの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが濡れ広がり汚染することがない。
【0038】
図1に示すように、インクジェット記録ヘッド16には、インクタンク18から輸送部材17を介してインクの供給がなされている。また、インクジェット記録ヘッド16は、図示しないヘッドドライバと接続されている。ヘッドドライバは、インクジェット画像記録装置10の制御全般を行う図示しない制御部と接続され、制御部からの制御信号に基づいてインクジェット記録ヘッド16を動作させる。
【0039】
ベルトローラ20Aと20Bとの間に位置する画像記録位置Hの搬送ベルト14の内側には、導電性プラテン22が配置されている。導電性プラテン22は、平板状であり、画像記録位置Hをカバー可能な大きさとされている。導電性プラテン22の板面は、搬送ベルト14と接しており、このベルト面をインクジェット記録ヘッド16側へ僅かに押し出すように配置されている。これにより、搬送ベルト14の平面性が確保されると共に、インクジェット記録ヘッド16と搬送ベルト14との距離が一定に保たれる。導電性プラテン22は、導電性を有し、電位保持部材24と接続されている。電位保持部材24は例えば接地されており、導電性プラテン22の電位は、電位保持部材24を介して0Vに保持されている。
【0040】
インクジェット画像記録装置10の下部には、記録用紙Pを収納するストッカー25が配置されている。ストッカー25の記録用紙Pを排出する側には、フィードローラ26が設けられている。記録用紙Pは、フィードローラ26によりストッカー25から排出され、複数の紙送りローラ28により搬送ベルト14上へ供給される。
【0041】
搬送ベルト14の外側の、記録用紙Pが供給される位置と画像記録位置Hとの間には、帯電用スコロトロン30が配置されている。帯電用スコロトロン30は、図3に示すように、記録用紙P及び搬送ベルト14のインクジェット記録ヘッド16側を負極に帯電させる。これにより、記録用紙Pが搬送ベルト14に静電吸着される。
【0042】
図1に示すように、ベルトローラ20Bとベルトローラ20Cの間の、搬送ベルト14の外側には、除電用スコロトロン32、及び、剥離爪34が配置されている。除電用スコロトロン32は、記録用紙Pを除電し、剥離爪34は、除電された記録用紙Pを搬送ベルト14から剥離させる。
【0043】
剥離爪34と、記録用紙Pが排出される排出トレイ38との間には、2つの定着装置40が配置されている。定着装置40はそれぞれ、2つの熱定着ローラ対41によって構成されており、熱定着ローラ対41は、回転方向の接線速度が、搬送ベルト14の回転速度と異なる速度となるように回転可能とされている。記録用紙Pがこららの熱定着ローラ対41によって挟持されつつ搬送され、記録用紙P上の着色粒子が定着される。
【0044】
剥離爪34と定着装置40との間には、振り分けガイド42が設けられている。振り分けガイド42は、2枚のガイド板を平行に配置して構成されており、剥離爪34側を中心として回動し、一方の定着装置40に記録用紙Pを送る位置(図1に実線で示す位置を参照)と、他方の定着装置40に記録用紙Pを送る位置(図1に二点鎖線で示す位置を参照)との間を移動するようになっている。したがって、記録用紙Pは、この振り分けガイド42の位置に応じて、いずれか一方の定着装置40に振り分けられる。なお、定着装置40の熱定着ローラ対41及び振り分けガイド42は、図示しない制御部によって制御されるようになっている。
【0045】
定着装置40のそれぞれと排出トレイ38との間には、定着装置40から排出トレイ38へと記録用紙Pを案内する案内部材44が設けられており、定着装置40の熱定着ローラ対41によって搬送されつつ、案内部材44に案内されて排出トレイ38へ排出される。
【0046】
次に、本実施形態の作用及び、本実施形態のインクジェット画像記録装置10による画像記録方法について説明する。
【0047】
ユーザーにより、画像記録指示が行われると、ベルトローラ20Aが回転駆動して、搬送ベルト14がX方向へ移動すると共に、フィードローラ26により、ストッカー25から記録用紙Pが排出される。記録用紙Pは、紙送りローラ28により搬送ベルト14上へ供給され、搬送ベルト14によりX方向へ搬送される。記録用紙Pのインクジェット記録ヘッド16側は、帯電用スコロトロン30に対向する位置で、図3に示すように、負に帯電される。同時に、搬送ベルト14の記録用紙P側も、この位置で負に帯電される。この帯電により、記録用紙Pは搬送ベルト14に静電吸着される。
【0048】
この状態で、記録用紙Pは画像記録位置Hへ移動する。画像記録位置Hの搬送ベルト14の内側に配置された導電性プラテン22は、電位保持部材24により基準電位0Vに電位が保持されている。したがって、搬送ベルト14及び記録用紙Pの電位が安定し、これにより、導電性プラテン22と記録用紙Pの画像記録側表面との電位差は一定に保たれ、記録用紙Pの画像記録側表面の電位が安定する。
【0049】
インクジェット記録ヘッド16からインクを飛翔させて記録用紙Pに記録するには、インク流路72内のインクを循環させることによりインク流Qを発生させた状態にし、ガード電極90に所定の正電圧(例えば +100V)を印加する。
【0050】
更に、インクガイド部78に案内されて開口75から飛翔したインク滴G中の正の荷電粒子Rが記録用紙Pにまで引き付けられるような飛翔電界Eが、第1吐出電極86及び第2吐出電極96と、記録用紙Pと、の間に形成されるように、第1吐出電極86及び第2吐出電極96にパルス状の正電圧を印加する(ギャップdが500μmである場合に、1kV〜2.5kV程度の電位差を形成することを目安とする)。
【0051】
制御部からの画像信号に応じてヘッドドライバが駆動して、第1吐出電極86及び第2吐出電極96にパルス電圧が印加されると、荷電粒子濃度が高められたインク滴Gが開口75から吐出する(例えば、初期の荷電粒子濃度が3〜15%である場合、インク滴Gの荷電粒子濃度が30%以上になる)。
【0052】
その際、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の両者にパルス電圧が印加された場合にのみインク滴Gが吐出するように、記録媒体Pと第1吐出電極86と第2吐出電極96との間の電界を調整しておく。これにより、マトリックス駆動が可能となり、ドライバの数を低減させることができる。すなわちインク滴吐出が起こらない状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、1.5×107V/m以下、より好ましくは1.0×107V/m以下の範囲に収まるようにし、吐出が起こる状態では記録媒体に向かう電界が、2.0×107V/m以上、より好ましくは2.5×107V/m以上の範囲になるように設定する。例えば、第1吐出電極46と第2吐出電極56との間隔が50μmである場合、記録媒体Pを−1.5kVに帯電させ、第1吐出電極46及び第2吐出電極56に何れも +600Vのパルス電圧を印加することにより、インク滴を記録媒体Pに付着させる。パルス幅は数十μsから数百μs程度であることが多い。記録用紙Pに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさや電圧の印加時間に依存しており、調整可能である。
【0053】
このようにパルス状の正電圧を印加すると、開口75からインク滴Gがインクガイド部78に案内されて飛翔する。飛翔したインク滴Gは、前述のように、電位0Vの導電性プラテン22により安定化されている飛翔電界Eにより、正確にコントロールされ、記録用紙Pの所定の位置に付着される(描画工程)。
【0054】
また、浮遊導電板102には、第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加された正電圧により正の誘導電圧が発生する。第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加される電圧がパルス状であっても、この誘導電圧はほぼ定常的な電圧である(例えば吐出電極に600Vと0Vとが交互に繰り返されるパルス状の電圧が印加された場合、浮遊導電板102には定常的に約300Vの正電圧が生じる)。従って、浮遊導電板102及びガード電極90と、記録用紙Pとの間に形成される飛翔電界Eによって、インク流路72内で正に帯電している荷電粒子Rは上方へ移動する力を受け、基板74の近傍での荷電粒子Rの濃度が高くなる。なお、このとき、開口75内のインクは、インクの表面張力によって荷電粒子Rがインク上部(インクガイド先端部)に押しとどめられ、電圧印加条件及びインク物性等の条件を選ぶことにより、開口75内の荷電粒子Rに働く記録用紙Pからの静電吸引力を制御することができ、その結果、さらに荷電粒子Rの濃度を高めることもできる。
【0055】
図3に示すように、使用する吐出部(すなわちインク滴を吐出させるチャンネル)の個数が多い場合、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、使用する第1吐出電極86及び第2吐出電極96の枚数が多くなるため、浮遊導電板102に誘起される誘導電圧は高くなり、記録用紙P側へ移動する荷電粒子Rの個数も増大する。
【0056】
図4に示すように、使用する吐出部の個数が少ない場合、使用する第1吐出電極86及び第2吐出電極96の枚数が少ないため、浮遊導電板102に誘起される誘導電圧は小さい。したがって、記録用紙P側へ移動する荷電粒子Rの数が相対的に少なくなるが、吐出に必要な荷電粒子数も少なくなるため、インク上部でのインク濃度は適度な濃度となる。これにより、吐出部を使用する個数が少なくても、インク流の下流側の吐出部(インク滴を吐出していないチャンネル)76Bの開口75Bが詰まることを回避できると共に、使用している吐出部76Aの開口75A近くから飛翔するインク滴Gの濃度を良好に高めることができる。
【0057】
また、インクジェット画像記録装置10(図1参照)の運転停止時には、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の少なくとも一方に一定の正電圧を印加しておく。このとき、帯電用スコロトロン30による記録用紙Pへの負帯電は行われていないので、飛翔電界Eは発生せず、これにより、第1吐出電極86及び第2吐出電極96と浮遊導電板102との間に生じる飛翔電界Eと逆方向の電界によって荷電粒子Rが浮遊導電板102へ向けて移動し、インク流路72中の基板74の近傍での荷電粒子Rの濃度が低くなり、開口75がセルフクリーニングされる(図5参照)。なお、浮遊導電板102を絶縁状態と、セルフクリーニング用の正電圧の印加状態と、に切換可能にするスイッチ(図示せず)を浮遊導電板102に接続し、インクジェット画像記録装置10の運転中には浮遊導電板102を電気絶縁状態にし、インクジェット画像記録装置10の運転停止時には浮遊導電板102に負電圧を印加してもよい。
【0058】
このようにして、記録用紙Pに所望の画像が記録された状態で、搬送ベルト14の回転によって記録用紙Pが搬送され、除電用スコロトロン32による除電と、剥離爪34による搬送ベルト14からの剥離が行われる。
【0059】
ここで、図示しない制御部は、定着装置40のいずれか一方に記録用紙Pを振り分けるように、振り分けガイド42を回動させ、定着装置40による定着が行われる(定着工程)。たとえば、記録用紙Pが1枚ごとに交互にいずれかの定着装置40に振り分けられるようにする。
【0060】
また、図示しない制御部は、定着装置40の熱定着ローラ対41による記録用紙Pの搬送速度が、搬送ベルト14による記録用紙Pの搬送速度の半分となるように、熱定着ローラ対41の回転を制御する。したがって、定着時の記録用紙Pの相対移動の速度は、インクジェット記録ヘッド16による画像記録時の相対移動の速度の半分となる。このように、定着速度を画像描画速度よりも遅くすると、インク粒子の溶融性が高くなり、色再現性が向上するとともに、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【0061】
しかも、記録用紙Pを2つの定着装置40に交互に振り分けるようにしているので、定着速度が画像描画速度の1/2であっても、定着装置40の上流側に記録用紙Pを滞留させることなく、連続して処理することができる。
【0062】
また、定着装置40としては、定着効率の低い小型のものを使用しても、高画質の画像を得ることが可能となる。小型の定着装置40を使用することで、インクジェット記録装置10全体として、小型化、低コスト化を図ることができる。
【0063】
なお、上記説明では、定着装置40を2つ備えたものを例に挙げたが、定着装置40の数はこれ以上であってもよい。定着装置40の数をNとした場合、定着速度を画像描画速度の1/N以上とすれば、記録用紙Pを停留しないようにして連続処理可能となる。
【0064】
また、記録用紙Pの定着速度を画像描画側とよりも遅くするための構成は、定着装置40を複数設けたものに限定されない。たとえば、図6に示す第2実施形態のインクジェット画像記録装置110でもよい。
【0065】
このインクジェット画像記録装置110では、分離爪34と排出トレイ38との間に、定着装置116及び搬送ローラ対114が設けられている。搬送ローラ対114は、2つの搬送ローラ112で構成されており、記録用紙Pを挟持しつつ回転して搬送する。
【0066】
分離爪34と搬送ローラ対114との間に設けられた定着装置116は、1つの搬送ローラ112と、内部に熱源を備えたヒートローラ118とで構成されており、記録用紙Pを搬送しつつ加熱し、画像を定着させる。そして、このインクジェット記録装置110では、定着装置116が1つのみ備えられており、第1実施形態の振り分けガイド42や案内部材44(いずれも図1参照)は設けられていない。
【0067】
また、このインクジェット記録装置110では、記録用紙Pの幅に対し、インクジェット記録ヘッド16による画像記録幅が狭くされている。そして、記録用紙Pを搬送ベルト14で保持しつつ一定の搬送速度で搬送して画像記録位置Hを通過させ、記録用紙Pの一定幅の領域に画像を記録する。次いで、インクジェット記録ヘッド16を、記録用紙Pの搬送方向と直交する方向に所定量だけ移動させると共に、搬送ベルト14を回転させて、画像記録位置Hに再度記録用紙Pを通過させる。このようにして、記録用紙Pを搬送ベルト16に保持させたまま、複数回、画像記録位置Hを通過させ、記録用紙Pに描画する。その後、搬送ベルト14の移動速度を低下させ、定着装置116に記録用紙Pを送りこむ。このような構成のインクジェット記録装置110であっても、、定着速度が画像描画速度より遅くなるので、インク粒子の溶融性が高くなり、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【0068】
なお、インクジェット記録ヘッド16による画像記録幅が記録用紙Pの幅よりも狭くされている構成において、記録用紙Pにインクジェット記録ヘッド16により描画する構成は、上記したものに限定されない。たとえば、記録用紙Pの所定位置が画像記録位置Hに位置している状態で搬送ベルト14による搬送を一時的に停止し、インクジェット記録ヘッド16を記録用紙Pの搬送方向と直交する方向に移動(このときの移動速度が、画像描画速度となる)させて、記録用紙Pの一定領域を描画する。その後、この一定領域に対応する分だけ搬送ベルト14によって記録用紙Pを搬送し、次の領域に描画する。この動作を繰り返すこと(いわゆるシリアルスキャン、あるいはシリアル走査)によっても、記録用紙Pに描画できる。そして、その後、搬送ベルト14の移動速度を低下させ、定着装置116に記録用紙Pを送ればよい。
【0069】
特に、上記のようにシリアルスキャンによって画像を描画する構成において、たとえば大サイズの記録用紙Pを使用した場合に、記録用紙Pの先端近傍が定着装置に達しているにもかかわらず、後端近傍はインクジェット記録ヘッドによって画像が描画されている事態が生じると、記録用紙Pが逐次移動されつつ定着されることになるので、逐次移動の停止時には定着が強くなり、移動時には定着が弱くなって、いわゆる定着ムラが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態では、上記説明からも分かるように、定着時には画像の描画が行われないようにし、一定の定着速度で定着させるので、定着ムラが発生せず、高画質の画像を得ることができる。
【0070】
なお、上記実施形態では、定着速度を画像描画速度よりも遅くする場合について説明したが、定着速度と画像描画速度とを同一とし、全体としての処理速度を高めてもよい。また、インクの種類によっては、定着速度を画像描画速度より高めた方がよい場合もあるが、各実施形態のインクジェット画像記録装置では、定着速度を画像描画速度より高くすることも可能である。
【0071】
なお、本実施形態では、インク全体に飛翔力を及ぼしているのではなく、キャリア液中に分散させた固形成分である荷電粒子(帯電したインク粒子)Rに飛翔力を及ぼしているので、普通紙をはじめとして非吸収性のPETフィルム等の種々の記録媒体に画像を記録することが可能であると共に、記録媒体上で滲みや流動が生じることがなく、種々の記録媒体に高画質で記録画像を記録することができる。
【0072】
また、本実施形態では、インク粒子が正電荷に帯電している例について説明したが、インク粒子は負電荷に帯電していてもよい。また、インク粒子の帯電極性と第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性とが同極性の場合について説明したが、これは、逆極性であってもよい。また、記録用紙Pの帯電極性と、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性も、必ずしも逆極性である必要はなく、インク粒子が記録用紙Pへ向かって移動可能な電界が形成されるのであれば、記録用紙Pの帯電極性と、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性は、同極性であってもよい。
【0073】
さらに、本実施形態では、搬送ベルト14がX方向へ移動することにより記録用紙Pが帯電され、記録用紙Pに画像記録が行われる例について説明したが、搬送ベルト14は記録用紙Pを保持するのみで、帯電用スコロトロン30、インクジェット記録ヘッド16及び定着装置40が移動することにより記録用紙Pを帯電させ、記録用紙Pに画像記録を行う構成とすることもできる。
【0074】
また、上記説明では、記録媒体の例として記録用紙Pを挙げて説明したが、本発明の画像記録装置で画像記録可能な記録媒体は、記録用紙Pに限定されない。たとえば、いわゆるOHPシートなどの樹脂製シートや、布、木材、金属などに、画像を記録することが可能である。画像記録の方法としても、インクジェット方式の画像記録に限定されず、いわゆる電子写真方式によって画像を記録する画像記録装置に本発明を適用することができる。
【0075】
本発明の定着手段としても、加熱定着、フラッシュ露光定着などの公知の手段を適用できる。加熱定着では赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ照射、あるいはヒーターを利用した熱風定着、ヒートローラ定着(第2実施形態参照)が一般的である。また記録媒体として、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し、紙表面に凹凸が発生するブリスターと呼ばれる現象が生じるため、紙が徐々に昇温するように、電力供給及び/または定着器の記録媒体までの距離を変えることが、ブリスターを防止する上で好ましい。また、キセノンランプ等を使用してのフラッシュ定着は、定着を短時間に行えるという利点がある。なお、少なくともインクジェット記録ヘッド16による描画から、定着手段による定着までの行程では、記録媒体上の画像には何物も接触しないように保たれることが望ましい。
【0076】
また、ヒートローラを使用した定着装置では、ヒートローラの表面をクリーニングして、高い定着能力を維持できるようにしてもよい。このためのクリーニング部材としては、フェルト、スポンジ、ゴム等の弾性部材を適用することができる。
【0077】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、インクジェット記録ヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図4】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、インクジェット記録ヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図5】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、作動停止したときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態のインクジェット画像記録装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 インクジェット画像記録装置
14 搬送ベルト
16 インクジェット記録ヘッド
30 帯電用スコロトロン
32 除電用スコロトロン
34 剥離爪
40 帯電装置
42 振り分けガイド
116 定着装置
H 画像記録位置
P 記録用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
記録媒体に所望の画像を記録する画像記録装置及び画像記録方法としては、たとえば、特許文献1に示されているインクジェット式印刷方法及び印刷装置がある。このインクジェット式印刷方法及び印刷装置では、絶縁性溶媒中に、少なくとも着色した粒子を分散した高抵抗を有するインクを使用し、このインクに吐出位置で強電界を作用させることにより、該着色粒子の凝集物を吐出位置に形成し、さらに静電手段により該凝集物を吐出位置から吐出させる。さらに、印刷媒体上のインク画像を定着装置5を用いて印刷媒体上に定着される。
【0003】
ところで、上記した構成のインクを使用した場合には、記録媒体にインクを吐出するために要する時間(描画時間)に対し、定着に要する時間(定着時間)を長く設定すると、耐擦過性にすぐれた、より高画質の画像を得ることが可能になる場合がある。また、上記以外のインクや着色粒子を使用した場合であっても、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を得ることができる場合がある。
【0004】
しかし、特許文献1のインクジェット式印刷装置の構成では、定着時間を描画時間に対して変更することができなかった。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−171103号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を記録可能な画像記録装置及び画像記録方法を得ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、前記記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を付着させて画像を記録する画像記録手段と、記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を定着させる定着手段と、前記画像記録手段による画像記録時の相対移動速度に対し、前記定着手段による定着時の相対移動速度を異なる速度に変更する変更手段と、を有することを特徴とする。
【0008】
この画像記録装置では、画像記録手段による記録媒体への着色粒子の付着と、定着手段による着色粒子の定着が、いずれも記録媒体をこれらの手段に対して相対移動させつつ行われる。
【0009】
また、画像記録手段による画像記録時の相対移動速度と、定着手段による定着時の相対移動速度は、変更手段によって異なる速度に変更される。これにより、着色粒子を記録媒体に付着させるために要する時間(描画時間)と、着色粒子を記録媒体に定着させるために要する時間(定着時間)とが異なることになるので、色彩度が向上し、より高画質の画像を得ることができる。
【0010】
しかも、定着手段として定着効率の低い小型のものを使用しても高画質の画像を記録することが可能となるので、画像記録装置全体として小型化、低コスト化を図ることも可能となる。定着手段としては、加熱定着、フラッシュ露光定着などを適用できる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、記録媒体を保持した状態で搬送可能な搬送部材と、前記搬送部材を所定の搬送速度となるよう駆動する駆動手段と、を有し、前記変更手段が、前記駆動手段による前記搬送部材の搬送速度を変更可能とすることで構成されていることを特徴とする。
【0012】
したがって、記録媒体を搬送部材に保持させた状態で搬送部材を駆動手段により駆動し、安定して記録媒体を搬送できる。そして、記録媒体を画像記録手段及び定着手段に順次通過させることで、記録媒体への着色粒子の強固な付着及び定着を行うことができる。
【0013】
駆動手段による搬送部材の搬送速度は変更可能とされているので、これにより、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることができる。
【0014】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記画像記録手段に対し、前記定着手段が多く設けられていることを特徴とする。
【0015】
したがって、定着時間を描画時間よりも長く設定した場合であっても、画像記録手段と定着手段との間に停留する記録媒体の数を少なくして、効率的な画像記録が可能となる。
【0016】
なお、本発明の画像記録装置において、画像記録手段の具体的構成は特に限定されず、たとえば、いわゆる電子写真方式による画像記録でもよいが、請求項4に記載のように、前記画像記録手段が、画像情報に応じてインク粒子を記録媒体に吐出することで画像記録を行うインクジェット記録ヘッド、とされている構成とすることができる。
【0017】
請求項5に記載の発明では、記録媒体を画像記録手段に対して相対移動させつつ着色粒子を付着させて画像を記録する描画工程と、記録媒体を定着手段に対し描画工程とは異なる相対移動速度で相対移動させつつ着色粒子を定着させる定着工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
この画像記録方法では、描画工程での画像記録手段による記録媒体への着色粒子の付着と、画像定着工程での定着手段による着色粒子の定着が、いずれも記録媒体をこれらの手段に対して相対移動させつつ行われる。
【0019】
また、定着工程は、記録媒体を定着手段に対し描画工程とは異なる相対移動速度で相対移動させつつ行われる。これにより、着色粒子を記録媒体に付着させるために要する時間(描画時間)と、着色粒子を記録媒体に定着させるために要する時間(定着時間)とが異なることになるので、より高画質の画像を得ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
図1に示すように、第1実施形態のインクジェット画像記録装置10は、ハウジング12内に、インクジェット記録ヘッド16及び記録用紙Pを搬送する搬送ベルト14を備える。
【0022】
搬送ベルト14は、無端状であり、3つのベルトローラ20A、20B、20Cに張架されている。ベルトローラ20A、20B、20Cの少なくとも1つが、図示しない駆動手段により回転駆動され、これにより搬送ベルト14がX方向へ移動可能とされている。また、搬送ベルト14は絶縁部材により構成されている。絶縁部材としては、フッ素樹脂を挙げることができる。フッ素樹脂としては、4フッ化エチレン樹脂(PTFE)、4フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(PFA)、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)、4フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂(ETFE)、3フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)、3フッ化塩化エチレン・エチレン共重合樹脂(ECTFE)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、フッ化ビニル樹脂(PVF)が該当する。これらの材料を使用することで、搬送ベルト14の電荷保持性、及び耐久性を向上させることができる。
【0023】
インクジェット記録ヘッド16は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各々のインクジェット記録ヘッド16C、16M、16Y、16Kから構成されており、記録用紙Pへ画像を記録する画像記録位置Hの、搬送ベルト14の外側に配置されている。
【0024】
本発明で好適に使用されるインクジェット記録ヘッドは、インク流路内での荷電粒子を電気泳動させて開口付近のインク濃度を増加させ、吐出を行うインクジェット方法に関し、主に記録媒体または記録媒体背面に配置された対向電極に起因する静電吸引力によりインク滴の吐出を行うものである。従って、記録媒体あるいは対向電極がヘッドに対向していない場合や、ヘッドと対向する位置にあっても記録媒体あるいは対向電極に電圧が印加されていない場合には、誤って吐出電極に電圧が印加された場合や振動が与えられた場合でもインク滴の吐出は起こらず、装置内を汚すことはない。
【0025】
インクジェット記録ヘッド16は、図2、図3に示すように、一方向のインク流Qが形成されるインク流路72と、インク流路72のインク滴Gが吐出される側の壁を構成する基板74と、インクを記録用紙Pへ向けて吐出する複数の吐出部76と、を有する。吐出部76の各々には、インク流路72から飛翔するインク滴Gを記録用紙Pへ向けて案内するインクガイド部78が設けられ、基板74には、インクガイド部78がそれぞれ挿通する開口75が形成されており、インクガイド部78と開口75の内壁面との間にはインクが上昇するインクメニスカス82が形成されている。インクガイド部78と記録用紙Pとのギャップdは200μm〜1000μm程度であることが多い。また、インクガイド部78は、下端側で支持棒部80に固定されている。
【0026】
基板74は、図2に示すように、2つの吐出電極を所定間隔で離して電気的に絶縁している絶縁層84、絶縁層84の外側のインク滴Gが吐出される側に設けられた第1吐出電極86、第1吐出電極86を覆う絶縁層88、絶縁層88の外側のインク滴Gが吐出される側に設けられたガード電極90、及び、ガード電極90を覆う絶縁層92、を備える。また、基板74は、絶縁層84の外側の第1吐出電極86と逆側に設けられた第2吐出電極96、第2吐出電極96を覆う絶縁層98、を備える。ガード電極90は、第1吐出電極86や第2吐出電極96に印加された電圧によって隣接する吐出部に電界上の影響が生じることを防止するために設けられている。
【0027】
更に、インクジェット記録ヘッド16には、インク流路72の底面を構成する浮遊導電板102が設けられている。浮遊導電板102は、第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加されたパルス状の吐出電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路72内の正に帯電したインク粒子(荷電粒子)Rを記録用紙P側へ向けて泳動させる。浮遊導電板102のインク流路72側は、電気絶縁性であると共にインクに対して耐腐食性である被覆膜104で被覆されており、これにより、インクヘの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化するのが防止されている。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、1012Ω・cm以上が望ましく、より望ましくは1013Ω・cm以上である。また、絶縁性被覆膜はインクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板102がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板102の被覆膜104で被覆された側と逆側は、絶縁部材106で覆われている。被覆膜104及び絶縁部材106により、浮遊導電板102は完全に電気的絶縁状態にされている。
【0028】
なお、浮遊導電板102は、インクヘッド1ユニットにつき1個以上である(例えば、C、M、Y、Kの4つのヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各1個づつ有し、CとMのヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない)。
【0029】
インク流路72に入れるインクは、粒径0.1〜5.0μm程度の着色荷電粒子をキャリア液中に分散したものを用いる。キャリア液は、高い電気抵抗率(1010Ωcm以上)を有する誘電性の液体であることが要求される。仮に電気抵抗率の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧によりキャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子(帯電したインク粒子)Rの濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【0030】
誘電性液体の比誘電率は5以下が好ましく、より好ましくは4以下、更に好ましくは3.5以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
【0031】
本発明に用いる誘電性液体として好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、およびこれらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン.イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、シリコーンオイル(例えは信越シリコーン社製KF−96L)等を単独あるいは混合して用いる。
【0032】
上記の非水溶媒中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが―般的である。色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用インキ組成物、あるいは電子写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であれはどれでも使用可能である。これらの着色粒子は、インク全体に対して0.5〜30重量%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは1.5〜25重量%、更に好ましくは3〜20重量%の範囲で含有されることが望ましい。
【0033】
本発明の誘電性溶媒中に、分散された着色粒子の粒子の平均粒径は0.1μm〜5μmが好ましい。より好ましくは0.2μm〜1.5μmであり、更に好ましくは0.4μm〜1.0μmの範囲である。この粒径はCAPA−500(堀場製作所(株)製商品名)により求めたものである。
【0034】
またインク組成物として、粘度は0.5〜5mPa・secの範囲が好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、更に好ましくは0.7〜2.0mPa・secの範囲である。着色粒子は荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は5〜200μC/gの範囲が望ましく、より好ましくは10〜150μC/g、更に好ましくは15〜100μC/gの範囲である。また荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化する事もあり、下記に定義する分配率Pが、50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。
【0035】
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここでσ1はインク組成物の電気伝導度、σ2はインク組成物を遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度はLCRメーター(安藤電気(株)社製AG−4311)及び液体用電極(川口電機製作所(株)社製LP−05型)を使用し、印加電圧5V、周波数lkHzの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機(トミー精工(株)社製SRX−201)を使用し、回転速度14500rpm、温度23°Cの条件で30分間行った。
【0036】
以上のようなインク組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【0037】
一方、インク組成物の電気伝導度σ1は、100〜3000pS/cmの範囲が好ましく、より好ましくは150〜2500pS/cm、更に好ましくは200〜2000pS/cmの範囲である。以上の様な電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。またインク組成物の表面張力は、15〜50mN/mの範囲が好ましく、より好ましくは15.5〜45mN/m、さらに好ましくは16〜40mN/mの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが濡れ広がり汚染することがない。
【0038】
図1に示すように、インクジェット記録ヘッド16には、インクタンク18から輸送部材17を介してインクの供給がなされている。また、インクジェット記録ヘッド16は、図示しないヘッドドライバと接続されている。ヘッドドライバは、インクジェット画像記録装置10の制御全般を行う図示しない制御部と接続され、制御部からの制御信号に基づいてインクジェット記録ヘッド16を動作させる。
【0039】
ベルトローラ20Aと20Bとの間に位置する画像記録位置Hの搬送ベルト14の内側には、導電性プラテン22が配置されている。導電性プラテン22は、平板状であり、画像記録位置Hをカバー可能な大きさとされている。導電性プラテン22の板面は、搬送ベルト14と接しており、このベルト面をインクジェット記録ヘッド16側へ僅かに押し出すように配置されている。これにより、搬送ベルト14の平面性が確保されると共に、インクジェット記録ヘッド16と搬送ベルト14との距離が一定に保たれる。導電性プラテン22は、導電性を有し、電位保持部材24と接続されている。電位保持部材24は例えば接地されており、導電性プラテン22の電位は、電位保持部材24を介して0Vに保持されている。
【0040】
インクジェット画像記録装置10の下部には、記録用紙Pを収納するストッカー25が配置されている。ストッカー25の記録用紙Pを排出する側には、フィードローラ26が設けられている。記録用紙Pは、フィードローラ26によりストッカー25から排出され、複数の紙送りローラ28により搬送ベルト14上へ供給される。
【0041】
搬送ベルト14の外側の、記録用紙Pが供給される位置と画像記録位置Hとの間には、帯電用スコロトロン30が配置されている。帯電用スコロトロン30は、図3に示すように、記録用紙P及び搬送ベルト14のインクジェット記録ヘッド16側を負極に帯電させる。これにより、記録用紙Pが搬送ベルト14に静電吸着される。
【0042】
図1に示すように、ベルトローラ20Bとベルトローラ20Cの間の、搬送ベルト14の外側には、除電用スコロトロン32、及び、剥離爪34が配置されている。除電用スコロトロン32は、記録用紙Pを除電し、剥離爪34は、除電された記録用紙Pを搬送ベルト14から剥離させる。
【0043】
剥離爪34と、記録用紙Pが排出される排出トレイ38との間には、2つの定着装置40が配置されている。定着装置40はそれぞれ、2つの熱定着ローラ対41によって構成されており、熱定着ローラ対41は、回転方向の接線速度が、搬送ベルト14の回転速度と異なる速度となるように回転可能とされている。記録用紙Pがこららの熱定着ローラ対41によって挟持されつつ搬送され、記録用紙P上の着色粒子が定着される。
【0044】
剥離爪34と定着装置40との間には、振り分けガイド42が設けられている。振り分けガイド42は、2枚のガイド板を平行に配置して構成されており、剥離爪34側を中心として回動し、一方の定着装置40に記録用紙Pを送る位置(図1に実線で示す位置を参照)と、他方の定着装置40に記録用紙Pを送る位置(図1に二点鎖線で示す位置を参照)との間を移動するようになっている。したがって、記録用紙Pは、この振り分けガイド42の位置に応じて、いずれか一方の定着装置40に振り分けられる。なお、定着装置40の熱定着ローラ対41及び振り分けガイド42は、図示しない制御部によって制御されるようになっている。
【0045】
定着装置40のそれぞれと排出トレイ38との間には、定着装置40から排出トレイ38へと記録用紙Pを案内する案内部材44が設けられており、定着装置40の熱定着ローラ対41によって搬送されつつ、案内部材44に案内されて排出トレイ38へ排出される。
【0046】
次に、本実施形態の作用及び、本実施形態のインクジェット画像記録装置10による画像記録方法について説明する。
【0047】
ユーザーにより、画像記録指示が行われると、ベルトローラ20Aが回転駆動して、搬送ベルト14がX方向へ移動すると共に、フィードローラ26により、ストッカー25から記録用紙Pが排出される。記録用紙Pは、紙送りローラ28により搬送ベルト14上へ供給され、搬送ベルト14によりX方向へ搬送される。記録用紙Pのインクジェット記録ヘッド16側は、帯電用スコロトロン30に対向する位置で、図3に示すように、負に帯電される。同時に、搬送ベルト14の記録用紙P側も、この位置で負に帯電される。この帯電により、記録用紙Pは搬送ベルト14に静電吸着される。
【0048】
この状態で、記録用紙Pは画像記録位置Hへ移動する。画像記録位置Hの搬送ベルト14の内側に配置された導電性プラテン22は、電位保持部材24により基準電位0Vに電位が保持されている。したがって、搬送ベルト14及び記録用紙Pの電位が安定し、これにより、導電性プラテン22と記録用紙Pの画像記録側表面との電位差は一定に保たれ、記録用紙Pの画像記録側表面の電位が安定する。
【0049】
インクジェット記録ヘッド16からインクを飛翔させて記録用紙Pに記録するには、インク流路72内のインクを循環させることによりインク流Qを発生させた状態にし、ガード電極90に所定の正電圧(例えば +100V)を印加する。
【0050】
更に、インクガイド部78に案内されて開口75から飛翔したインク滴G中の正の荷電粒子Rが記録用紙Pにまで引き付けられるような飛翔電界Eが、第1吐出電極86及び第2吐出電極96と、記録用紙Pと、の間に形成されるように、第1吐出電極86及び第2吐出電極96にパルス状の正電圧を印加する(ギャップdが500μmである場合に、1kV〜2.5kV程度の電位差を形成することを目安とする)。
【0051】
制御部からの画像信号に応じてヘッドドライバが駆動して、第1吐出電極86及び第2吐出電極96にパルス電圧が印加されると、荷電粒子濃度が高められたインク滴Gが開口75から吐出する(例えば、初期の荷電粒子濃度が3〜15%である場合、インク滴Gの荷電粒子濃度が30%以上になる)。
【0052】
その際、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の両者にパルス電圧が印加された場合にのみインク滴Gが吐出するように、記録媒体Pと第1吐出電極86と第2吐出電極96との間の電界を調整しておく。これにより、マトリックス駆動が可能となり、ドライバの数を低減させることができる。すなわちインク滴吐出が起こらない状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、1.5×107V/m以下、より好ましくは1.0×107V/m以下の範囲に収まるようにし、吐出が起こる状態では記録媒体に向かう電界が、2.0×107V/m以上、より好ましくは2.5×107V/m以上の範囲になるように設定する。例えば、第1吐出電極46と第2吐出電極56との間隔が50μmである場合、記録媒体Pを−1.5kVに帯電させ、第1吐出電極46及び第2吐出電極56に何れも +600Vのパルス電圧を印加することにより、インク滴を記録媒体Pに付着させる。パルス幅は数十μsから数百μs程度であることが多い。記録用紙Pに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさや電圧の印加時間に依存しており、調整可能である。
【0053】
このようにパルス状の正電圧を印加すると、開口75からインク滴Gがインクガイド部78に案内されて飛翔する。飛翔したインク滴Gは、前述のように、電位0Vの導電性プラテン22により安定化されている飛翔電界Eにより、正確にコントロールされ、記録用紙Pの所定の位置に付着される(描画工程)。
【0054】
また、浮遊導電板102には、第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加された正電圧により正の誘導電圧が発生する。第1吐出電極86及び第2吐出電極96に印加される電圧がパルス状であっても、この誘導電圧はほぼ定常的な電圧である(例えば吐出電極に600Vと0Vとが交互に繰り返されるパルス状の電圧が印加された場合、浮遊導電板102には定常的に約300Vの正電圧が生じる)。従って、浮遊導電板102及びガード電極90と、記録用紙Pとの間に形成される飛翔電界Eによって、インク流路72内で正に帯電している荷電粒子Rは上方へ移動する力を受け、基板74の近傍での荷電粒子Rの濃度が高くなる。なお、このとき、開口75内のインクは、インクの表面張力によって荷電粒子Rがインク上部(インクガイド先端部)に押しとどめられ、電圧印加条件及びインク物性等の条件を選ぶことにより、開口75内の荷電粒子Rに働く記録用紙Pからの静電吸引力を制御することができ、その結果、さらに荷電粒子Rの濃度を高めることもできる。
【0055】
図3に示すように、使用する吐出部(すなわちインク滴を吐出させるチャンネル)の個数が多い場合、吐出に必要な荷電粒子数が多くなるが、使用する第1吐出電極86及び第2吐出電極96の枚数が多くなるため、浮遊導電板102に誘起される誘導電圧は高くなり、記録用紙P側へ移動する荷電粒子Rの個数も増大する。
【0056】
図4に示すように、使用する吐出部の個数が少ない場合、使用する第1吐出電極86及び第2吐出電極96の枚数が少ないため、浮遊導電板102に誘起される誘導電圧は小さい。したがって、記録用紙P側へ移動する荷電粒子Rの数が相対的に少なくなるが、吐出に必要な荷電粒子数も少なくなるため、インク上部でのインク濃度は適度な濃度となる。これにより、吐出部を使用する個数が少なくても、インク流の下流側の吐出部(インク滴を吐出していないチャンネル)76Bの開口75Bが詰まることを回避できると共に、使用している吐出部76Aの開口75A近くから飛翔するインク滴Gの濃度を良好に高めることができる。
【0057】
また、インクジェット画像記録装置10(図1参照)の運転停止時には、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の少なくとも一方に一定の正電圧を印加しておく。このとき、帯電用スコロトロン30による記録用紙Pへの負帯電は行われていないので、飛翔電界Eは発生せず、これにより、第1吐出電極86及び第2吐出電極96と浮遊導電板102との間に生じる飛翔電界Eと逆方向の電界によって荷電粒子Rが浮遊導電板102へ向けて移動し、インク流路72中の基板74の近傍での荷電粒子Rの濃度が低くなり、開口75がセルフクリーニングされる(図5参照)。なお、浮遊導電板102を絶縁状態と、セルフクリーニング用の正電圧の印加状態と、に切換可能にするスイッチ(図示せず)を浮遊導電板102に接続し、インクジェット画像記録装置10の運転中には浮遊導電板102を電気絶縁状態にし、インクジェット画像記録装置10の運転停止時には浮遊導電板102に負電圧を印加してもよい。
【0058】
このようにして、記録用紙Pに所望の画像が記録された状態で、搬送ベルト14の回転によって記録用紙Pが搬送され、除電用スコロトロン32による除電と、剥離爪34による搬送ベルト14からの剥離が行われる。
【0059】
ここで、図示しない制御部は、定着装置40のいずれか一方に記録用紙Pを振り分けるように、振り分けガイド42を回動させ、定着装置40による定着が行われる(定着工程)。たとえば、記録用紙Pが1枚ごとに交互にいずれかの定着装置40に振り分けられるようにする。
【0060】
また、図示しない制御部は、定着装置40の熱定着ローラ対41による記録用紙Pの搬送速度が、搬送ベルト14による記録用紙Pの搬送速度の半分となるように、熱定着ローラ対41の回転を制御する。したがって、定着時の記録用紙Pの相対移動の速度は、インクジェット記録ヘッド16による画像記録時の相対移動の速度の半分となる。このように、定着速度を画像描画速度よりも遅くすると、インク粒子の溶融性が高くなり、色再現性が向上するとともに、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【0061】
しかも、記録用紙Pを2つの定着装置40に交互に振り分けるようにしているので、定着速度が画像描画速度の1/2であっても、定着装置40の上流側に記録用紙Pを滞留させることなく、連続して処理することができる。
【0062】
また、定着装置40としては、定着効率の低い小型のものを使用しても、高画質の画像を得ることが可能となる。小型の定着装置40を使用することで、インクジェット記録装置10全体として、小型化、低コスト化を図ることができる。
【0063】
なお、上記説明では、定着装置40を2つ備えたものを例に挙げたが、定着装置40の数はこれ以上であってもよい。定着装置40の数をNとした場合、定着速度を画像描画速度の1/N以上とすれば、記録用紙Pを停留しないようにして連続処理可能となる。
【0064】
また、記録用紙Pの定着速度を画像描画側とよりも遅くするための構成は、定着装置40を複数設けたものに限定されない。たとえば、図6に示す第2実施形態のインクジェット画像記録装置110でもよい。
【0065】
このインクジェット画像記録装置110では、分離爪34と排出トレイ38との間に、定着装置116及び搬送ローラ対114が設けられている。搬送ローラ対114は、2つの搬送ローラ112で構成されており、記録用紙Pを挟持しつつ回転して搬送する。
【0066】
分離爪34と搬送ローラ対114との間に設けられた定着装置116は、1つの搬送ローラ112と、内部に熱源を備えたヒートローラ118とで構成されており、記録用紙Pを搬送しつつ加熱し、画像を定着させる。そして、このインクジェット記録装置110では、定着装置116が1つのみ備えられており、第1実施形態の振り分けガイド42や案内部材44(いずれも図1参照)は設けられていない。
【0067】
また、このインクジェット記録装置110では、記録用紙Pの幅に対し、インクジェット記録ヘッド16による画像記録幅が狭くされている。そして、記録用紙Pを搬送ベルト14で保持しつつ一定の搬送速度で搬送して画像記録位置Hを通過させ、記録用紙Pの一定幅の領域に画像を記録する。次いで、インクジェット記録ヘッド16を、記録用紙Pの搬送方向と直交する方向に所定量だけ移動させると共に、搬送ベルト14を回転させて、画像記録位置Hに再度記録用紙Pを通過させる。このようにして、記録用紙Pを搬送ベルト16に保持させたまま、複数回、画像記録位置Hを通過させ、記録用紙Pに描画する。その後、搬送ベルト14の移動速度を低下させ、定着装置116に記録用紙Pを送りこむ。このような構成のインクジェット記録装置110であっても、、定着速度が画像描画速度より遅くなるので、インク粒子の溶融性が高くなり、記録用紙Pに対する密着性も高くなる。このため、これらの速度を同一とした構成と比較して、高画質の画像を得ることができる。
【0068】
なお、インクジェット記録ヘッド16による画像記録幅が記録用紙Pの幅よりも狭くされている構成において、記録用紙Pにインクジェット記録ヘッド16により描画する構成は、上記したものに限定されない。たとえば、記録用紙Pの所定位置が画像記録位置Hに位置している状態で搬送ベルト14による搬送を一時的に停止し、インクジェット記録ヘッド16を記録用紙Pの搬送方向と直交する方向に移動(このときの移動速度が、画像描画速度となる)させて、記録用紙Pの一定領域を描画する。その後、この一定領域に対応する分だけ搬送ベルト14によって記録用紙Pを搬送し、次の領域に描画する。この動作を繰り返すこと(いわゆるシリアルスキャン、あるいはシリアル走査)によっても、記録用紙Pに描画できる。そして、その後、搬送ベルト14の移動速度を低下させ、定着装置116に記録用紙Pを送ればよい。
【0069】
特に、上記のようにシリアルスキャンによって画像を描画する構成において、たとえば大サイズの記録用紙Pを使用した場合に、記録用紙Pの先端近傍が定着装置に達しているにもかかわらず、後端近傍はインクジェット記録ヘッドによって画像が描画されている事態が生じると、記録用紙Pが逐次移動されつつ定着されることになるので、逐次移動の停止時には定着が強くなり、移動時には定着が弱くなって、いわゆる定着ムラが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態では、上記説明からも分かるように、定着時には画像の描画が行われないようにし、一定の定着速度で定着させるので、定着ムラが発生せず、高画質の画像を得ることができる。
【0070】
なお、上記実施形態では、定着速度を画像描画速度よりも遅くする場合について説明したが、定着速度と画像描画速度とを同一とし、全体としての処理速度を高めてもよい。また、インクの種類によっては、定着速度を画像描画速度より高めた方がよい場合もあるが、各実施形態のインクジェット画像記録装置では、定着速度を画像描画速度より高くすることも可能である。
【0071】
なお、本実施形態では、インク全体に飛翔力を及ぼしているのではなく、キャリア液中に分散させた固形成分である荷電粒子(帯電したインク粒子)Rに飛翔力を及ぼしているので、普通紙をはじめとして非吸収性のPETフィルム等の種々の記録媒体に画像を記録することが可能であると共に、記録媒体上で滲みや流動が生じることがなく、種々の記録媒体に高画質で記録画像を記録することができる。
【0072】
また、本実施形態では、インク粒子が正電荷に帯電している例について説明したが、インク粒子は負電荷に帯電していてもよい。また、インク粒子の帯電極性と第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性とが同極性の場合について説明したが、これは、逆極性であってもよい。また、記録用紙Pの帯電極性と、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性も、必ずしも逆極性である必要はなく、インク粒子が記録用紙Pへ向かって移動可能な電界が形成されるのであれば、記録用紙Pの帯電極性と、第1吐出電極86及び第2吐出電極96の帯電極性は、同極性であってもよい。
【0073】
さらに、本実施形態では、搬送ベルト14がX方向へ移動することにより記録用紙Pが帯電され、記録用紙Pに画像記録が行われる例について説明したが、搬送ベルト14は記録用紙Pを保持するのみで、帯電用スコロトロン30、インクジェット記録ヘッド16及び定着装置40が移動することにより記録用紙Pを帯電させ、記録用紙Pに画像記録を行う構成とすることもできる。
【0074】
また、上記説明では、記録媒体の例として記録用紙Pを挙げて説明したが、本発明の画像記録装置で画像記録可能な記録媒体は、記録用紙Pに限定されない。たとえば、いわゆるOHPシートなどの樹脂製シートや、布、木材、金属などに、画像を記録することが可能である。画像記録の方法としても、インクジェット方式の画像記録に限定されず、いわゆる電子写真方式によって画像を記録する画像記録装置に本発明を適用することができる。
【0075】
本発明の定着手段としても、加熱定着、フラッシュ露光定着などの公知の手段を適用できる。加熱定着では赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ照射、あるいはヒーターを利用した熱風定着、ヒートローラ定着(第2実施形態参照)が一般的である。また記録媒体として、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し、紙表面に凹凸が発生するブリスターと呼ばれる現象が生じるため、紙が徐々に昇温するように、電力供給及び/または定着器の記録媒体までの距離を変えることが、ブリスターを防止する上で好ましい。また、キセノンランプ等を使用してのフラッシュ定着は、定着を短時間に行えるという利点がある。なお、少なくともインクジェット記録ヘッド16による描画から、定着手段による定着までの行程では、記録媒体上の画像には何物も接触しないように保たれることが望ましい。
【0076】
また、ヒートローラを使用した定着装置では、ヒートローラの表面をクリーニングして、高い定着能力を維持できるようにしてもよい。このためのクリーニング部材としては、フェルト、スポンジ、ゴム等の弾性部材を適用することができる。
【0077】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、描画時間と定着時間とを異なる時間とすることで、より高画質の画像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、インクジェット記録ヘッドの吐出部の使用数が多いときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図4】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、インクジェット記録ヘッドの吐出部の使用数が少ないときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図5】本発明の第1実施形態のインクジェット画像記録装置において、作動停止したときの荷電粒子の分布状態を示す側面断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態のインクジェット画像記録装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 インクジェット画像記録装置
14 搬送ベルト
16 インクジェット記録ヘッド
30 帯電用スコロトロン
32 除電用スコロトロン
34 剥離爪
40 帯電装置
42 振り分けガイド
116 定着装置
H 画像記録位置
P 記録用紙
Claims (5)
- 前記記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を付着させて画像を記録する画像記録手段と、
記録媒体に対し相対移動しつつ着色粒子を定着させる定着手段と、
前記画像記録手段による画像記録時の相対移動速度に対し、前記定着手段による定着時の相対移動速度を異なる速度に変更する変更手段と、
を有することを特徴とする画像記録装置。 - 記録媒体を保持した状態で搬送可能な搬送部材と、
前記搬送部材を所定の搬送速度となるよう駆動する駆動手段と、
を有し、
前記変更手段が、前記駆動手段による前記搬送部材の搬送速度を変更可能とすることで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。 - 前記画像記録手段に対し、前記定着手段が多く設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像記録装置。
- 前記画像記録手段が、画像情報に応じてインク粒子を記録媒体に吐出することで画像記録を行うインクジェット記録ヘッド、とされていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに画像記録装置。
- 記録媒体を画像記録手段に対して相対移動させつつ着色粒子を付着させて画像を記録する描画工程と、
記録媒体を定着手段に対し描画工程とは異なる相対移動速度で相対移動させつつ着色粒子を定着させる定着工程と、
を有することを特徴とする画像記録方法。
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