JP2005014330A

JP2005014330A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2005014330A
Application number: JP2003180708A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Yamanaka; 邦裕山中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】インク滴の体積及びインクの吐出量を所定値以下に制御することにより、インク乾燥が早く高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インク吐出ヘッドからインク滴を記録媒体へ吐出することによって画像を記録するインクジェット記録装置において、インク滴の体積（サイズ）Ｍｊは１ｐＬ以下で、一色当たりのインクの吐出量が４ｇ／ｍ^２以下に制御されている。また、カラー画像印字の場合、インクの総吐出量が８ｇ／ｍ^２以下に制御される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関し、さらに詳しくは、インク吐出ヘッドから吐出されるインク滴体積及びインク吐出量を制御することにより、少ないインク吐出量でベタ画像を形成することができ、インク乾燥が速く、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体の記録面にインク滴を着弾することにより記録を行うインクジェット記録装置が、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として一般に広く普及しており、近年においては、記録速度の高速化とともに記録画像の高解像度化が要求されている。
【０００３】
高速記録、すなわち記録紙に対し短時間で記録を行い、排出することにより生じる重要な問題として、連続記録の際に、先に記録された記録紙上のインクが乾燥しない間に次の記録紙が排出されるため、未乾燥のインクの一部が次の記録紙の裏に移ってしまうという問題がある。また、連続記録の際に限らず、記録され排出された直後の記録紙上のインクが未乾燥であるため、記録面に人の手等他のものが接触することにより記録面や接触物を汚す等の不具合が生じる。
【０００４】
また、２４００ｄｐｉや４８００ｄｐｉ等といった高解像度の記録においては、低解像度の記録に比べて記録速度は落ちるものの、インク滴の重なり量が多く、記録紙への付着インクの増加を伴うため更にこの問題を大きくしている。また、紙面でのインク滴の重なりが多くなることによる色のにじみ等が生じ、画像の鮮明度を妨げている。
【０００５】
そこで、乾燥速度が速く鮮明でシャープな画像を得るため、特許文献１（特許第３１３４５１０号明細書）に開示された「カラーインクジェット記録方法」では、カラー印字後、ブラックインクの１ドット単位を複数の滴で形成することによって、これらの問題を解決しようとしている。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００２−１３７４２２号公報）に開示された「画像記録方法及およびこれを用いたプリンタ」では、ベタ階調のエッジ部をドットを用いて記録し、ベタ階調のエッジ部以外をインクミストを用いて記録することによりこれらの問題を解決しようとしている。
【０００７】
また、特許文献３（特開２００１−９６８９１号公報）に開示された「インクジェット記録方法」では、インクの界面活性剤と表面張力を規定し、２０ｐＬ以下のドロップ量で印字することで、濃度、乾燥、フェザリングに対する印字特性を向上させている。
【０００８】
また、特許文献４（特開２００２−２１１０１１号公報）「インクジェット記録装置及びプリンタドライバ」には、簡単な構成で高いインク滴吐出特性による高品質画像が得られるインクジェット記録装置が開示され、特許文献５（特許第２８２５２２４号明細書）「インクジェット記録方法」には、一般の記録紙にも優れた画質、乾燥性を示す信頼性の高いインクジェット記録方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３１３４５１０号明細書
【特許文献２】
特開２００２−１３７４２２号公報
【特許文献３】
特開２００１−９６８９１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１１０１１号公報
【特許文献５】
特許第２８２５２２４号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、インクジェット記録装置の高速記録は２０ＰＰＭ以上（モノクロでは３０ＰＰＭ程度）の高速性が求められており、特許文献１に開示されたカラーインクジェット記録方法のように、カラーインクで記録後、ブラックインク１ドット単位を複数の滴で形成することによって、乾燥性を向上させることはできるが、これだけではパス数を増加させるだけで、高速性を大きく妨げることとなり、また、求められている２０ＰＰＭ以上の高速記録において、連続記録の際の裏移りの問題を解消するには至らない。
【００１１】
また、特許文献２に開示された画像記録方法では、ベタ階調のエッジ部以外の領域をインクミストを用いて記録することにより、ベタ画像の乾燥性は向上するが、ドットを用いて記録するヘッドの他にインクミストを吐出するヘッドが必要であるため、記録装置の製造コストが高いものとなり、またインクミストの制御性は悪く、画像の乱れを引き起こし安定して高品質の画像が得られない。
【００１２】
また、特許文献３に開示されたインクジェット記録方法のように、インク処方を改良し、２０ｐＬ以下の滴で印字することだけでは、２０ＰＰＭ以上の高速記録における連続記録の際の裏移りの問題は解消されない。
【００１３】
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、インク滴の体積を１ｐＬ以下の小滴で、かつインク吐出量を４ｇ／ｍ^２以下に制御することにより、インク乾燥が早く高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、インク吐出ヘッドからインク滴を記録媒体へ吐出することによって画像を形成するインクジェット記録装置において、前記インク滴は体積１ｐＬ以下で、一色当たりのインク吐出量が４ｇ／ｍ^２以下に制御されていることを特徴とし、単一色のベタ画像を少ないインク吐出量で形成することができ、インクの乾燥が速く、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明のインクジェット記録装置において、インクの総吐出量は、８ｇ／ｍ^２以下に制御されていることを特徴とし、連続印刷時において、記録後３秒経過時の記録紙上に次の記録紙が排出されて接触しても、次の記録紙の裏にインクが移ってしまうということがなく、２０ＰＰＭ以上の高速印刷時のインクの裏移りがなく、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２に係る発明のインクジェット記録装置において、インクに含まれる水分量は、７０％以下であることを特徴とし、高速印刷時のインクの裏移りを抑制し、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３に係る発明のインクジェット記録装置において、インクの２０℃における静的表面張力は、２０ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ未満であることを特徴とし、高速連続印刷時にインクが裏移りし難くし、高画質印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜４に係る発明のインクジェット記録装置において、前記インク吐出ヘッドの吐出口の密度は、４７個／ｍｍ以上であることを特徴とし、１パスでベタ画像の記録が可能となり、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜５に係る発明のインクジェット記録装置において、前記インク吐出ヘッドは、熱エネルギーを発生させるための熱エネルギー変換体を備え、熱エネルギーを利用してインクを吐出することを特徴とし、構造が簡素であるため高密度に吐出口を形成することが容易であり、高密度の吐出口を有する高い生産性のインクジェット記録装置を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１及び表１〜５を参照して説明する。
（実施例１：請求項１，５，６）
オンデマンド型インクジェット記録装置を使用して、インクジェット記録装置に搭載された記録ヘッドから記録紙の記録面にインク滴を吐出し、ベタ印字を行った。ここで、ベタ印字とは、記録面をドットで隙間無く埋められる階調の印字を意味する。
吐出するインク滴体積（サイズ）Ｍｊを０．３、０．５、１．０、１．５、２．２ｐＬ（ピコリットル）のように変化させ、各インク滴体積のインク滴でベタ印字するのに必要とする最小のインク吐出量（ｇ／ｍ^２）を調べた。記録解像度は各インク滴体積でベタ印字可能な最低解像度となるように設定した。
【００２１】
図１は、ベタ印字を行う際に必要なインクの最小吐出量（ｇ／ｍ^２）と吐出するインク滴体積Ｍｊ（ｐＬ）の関係を示すグラフである。
図１に示すグラフから理解されるように、インクジェット記録装置に搭載された記録ヘッドから吐出されるインク滴の体積を１ｐＬ以下とすることで、ベタ印字に必要な吐出量を小さく抑えることができる。これは、記録面に薄く均一にインクを付着させることができるためで、特に１ｐＬ以下とすることでベタ印字可能な吐出量をほぼ最小に抑えることができる。換言すれば、インク滴体積Ｍｊを１ｐＬ以下とすることで、同一面積のベタ画像を得るために消費するインク量を少なくすることができることを示している。
【００２２】
次に、インクジェット記録装置を使用して普通紙に画像を記録する、いわゆる普通紙印字において、記録後２秒経過時の記録（ベタ）部のインク吐出量に対する裏移り試験を行った。
裏移り試験は、一般にＰＰＣ（ｐｌａｉｎｐａｐｅｒｃｏｐｉｅｒ）等に使用される普通紙を記録紙として使用して、第１の記録紙にインク滴体積１ｐＬでベタ印字で記録し、２秒経過後に次の第２の記録紙が第１の記録紙上に排出して重ねられ、第２の記録紙の裏に第１の記録紙上のインクによる汚れが有るか無いかを目視によって評価した。
【００２３】
裏移り試験の結果を表１に示す。
インク吐出量を４ｇ／ｍ^２以下とすることで、２秒おきの連続印写時の裏写りを抑えることができる。つまり、モノクロ印刷等単色の印刷時には３０ＰＰＭという高速の連続印刷でも、ベタ印字が記録された第１の記録紙上に次の第２の記録紙が排出されて接触しても、第２の記録紙の裏にインクが移ってしまうということはなくなる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
なお、インク吐出ヘッドにおいて、吐出口は４７個／ｍｍ以上の密度で形成することにより、インク滴体積が１ｐＬ以下で１パス（１回のインク吐出ヘッドの主走査）でベタ印字が可能であり、高速印字に適している。また、このようなインク吐出ヘッドは、熱エネルギーを発生させるための熱エネルギー変換体を備えて熱エネルギーを利用してインクを吐出するヘッドが望ましい。それは構成が簡素であり、高密度で吐出口を形成することが容易であり、高密度の吐出口を有するインク吐出ヘッドを高い生産性で製造することができるからである。
【００２６】
（実施例２：請求項２）
インクジェット記録装置を使用してカラー画像を印字する際、インクの総吐出量と裏移りの関係を調べるため、記録後３秒経過時の記録（ベタ）部の吐出量に対する裏移り試験を行った。
この場合、実施例１とほぼ同様に、一般にＰＰＣ等に使用される普通紙を記録紙として使用して、第１の記録紙にベタ印字で記録し、３秒経過時に次の第２の記録紙が第１の記録紙上に排出して重ねられ、第２の記録紙の裏に第１の記録紙上のインクによる汚れが有るか無いかを目視によって評価した。
【００２７】
カラー画像印字における、裏移り試験の結果を表２に示す。
表２に示すように、総吐出量を８ｇ／ｍ^２以下とすることで裏写りを抑えることができた。つまり、インクの総吐出量を８ｇ／ｍ^２以下に制御することにより、２０ＰＰＭ以上の高速の連続印刷でも、記録された紙に次の記録紙が排出されて接触しても、次の記録紙の裏にインクが移ってしまうということはなくなる。
【００２８】
【表２】

【００２９】
（実施例３：請求項３）
次に、インクの総吐出量を８ｇ／ｍ^２と一定に設定し、インク中の含有水分量のみをパラメータとした数種のインクについて、実施例２とほぼ同様にして記録後３秒経過時の裏移り試験を行った。
【００３０】
インクの総吐出量を８ｇ／ｍ^２としたカラー画像印字における、裏移り試験の結果を表３に示す。
表３に示すように、含有水分量が７０％を越えると、連続印字時の裏移りが発生した。なお、インクは染料または顔料等の着色材と、水や各種添加剤とから生成されるが、着色材については普通紙の高画質記録に適している顔料系を使用することが望ましい。
【００３１】
【表３】

【００３２】
（実施例４：請求項４）
次に、インクの水分量を７０％とし、２０℃におけるインクの表面張力のみをパラメータとした数種のインクについて、実施例２と同様にして記録後３秒経過時の裏移り試験、及び印字品質評価を行った。なお、裏移り試験はインクの総吐出量を８ｇ／ｍ^２と一定に設定して行い、また、印字品質評価は、にじみや裏抜け（記録面裏側へのしみ出し）について、記録紙を目視により観察することにより評価した。
【００３３】
まず、裏移り試験結果を表４に示す。
表面張力が５０ｍＮ／ｍ以上で、裏移りが発生した。これはインクの表面張力が高いと記録紙面にインクが厚く付着することによるものである。
【００３４】
【表４】

【００３５】
次に、印字品質評価結果を表５に示す。
表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満では、裏抜け（記録面裏側へのしみ出し）やにじみが生じてしまい、高品質の画像を得ることはできなかった。
【００３６】
【表５】

【００３７】
なお、以上の説明においては、インク吐出ヘッドは熱エネルギー変換体を備え、熱エネルギーを利用してインクを吐出するヘッドであることが望ましいとして説明してきたが、ＰＺＴ等の圧電素子によってインクを加圧する圧電方式のインク吐出ヘッド、静電気力を利用して液を加圧する静電方式のインク吐出ヘッド等にも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のような効果を奏する。
請求項１のインクジェット記録装置は、記録面に対し吐出するインク滴の体積を１ｐＬ以下とすることで、記録面に薄く均一にインクを付着させることができ、かつ一色当たりのインク吐出量を４ｇ／ｍ^２以下に制御することで、単一色のベタ画像を少ない吐出量で形成することができ、インク乾燥が速く、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００３９】
請求項２のインクジェット記録装置は、インクの総吐出量を８ｇ／ｍ^２以下に制御することにより、連続印刷時において、記録後３秒経過時の記録紙に、次の記録紙が排出されて接触しても、次の記録紙の裏にインクが移ってしまうということはなく、２０ＰＰＭ以上の高速印刷時のインクの裏移りがなく、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００４０】
請求項３のインクジェット記録装置は、インクに含まれる水分量を７０％以下とすることにより、高速印刷時のインクの裏移りを抑制し、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００４１】
請求項４のインクジェット記録装置は、インクの２０℃における静的表面張力を、２０ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ未満とすることにより、高速連続印刷時にインク裏移りし難く、高画質印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００４２】
請求項５のインクジェット記録装置は、インク吐出ヘッドの吐出口の密度が４７個／ｍｍ以上で形成されているため、１パスでベタ画像の記録が可能となり、高画質で高速印刷が可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００４３】
請求項６のインクジェット記録装置は、熱エネルギーを発生させるための熱エネルギー変換体を備えているタイプのインク吐出ヘッドとすることにより高密度の吐出口を持つヘッドを高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベタ印字を行う際に必要なインクの最小吐出量と吐出するインク滴体積の関係を示すグラフである。

Claims

インク吐出ヘッドからインク滴を記録媒体へ吐出することによって画像を形成するインクジェット記録装置において、前記インク滴は体積１ｐＬ以下で、一色当たりのインク吐出量が４ｇ／ｍ^２以下に制御されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
インクの総吐出量は、８ｇ／ｍ^２以下に制御されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
インクに含まれる水分量は、７０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
インクの２０℃における静的表面張力は、２０ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のインクジェット記録装置。
前記インク吐出ヘッドの吐出口の密度は、４７個／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のインクジェット記録装置。
前記インク吐出ヘッドは、熱エネルギーを発生させるための熱エネルギー変換体を備え、熱エネルギーを利用してインクを吐出することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のインクジェット記録装置。