JP2005119258A - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するとともに、インクジェットヘッドからインクを回収するインク循環手段と、インクに含まれる帯電した微粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。特に、上記粒径分布減少手段の対向電極を回転式ベルト電極とすることが好ましい。
【選択図】図1
Description
そして、上述のインクジェット記録装置においては、このように、高濃度の帯電色剤粒子を吐出することにより、にじみが少ない画像を形成することが可能となり、微細な記録画点を記録媒体上に形成でき、高解像度の記録が容易となり、さらに、記録媒体によらず解像度の高い画像を形成することが可能となるとしている。
ここで、前記粒径分布減少手段が移動可能な電極を有し、前記電極クリーニング手段が掻き取りブレードであることが好ましい。
以上は、本発明に至る経過の概要である。
また、本発明によれば、安定した記録が行えるようになり、ランニングコスト、および環境への影響についても優れたインクジェット記録装置を実現することができる。
給紙トレイ24は、その先端部が給紙トレイ24の装着部(図中筐体22の左側下部)の内部に挿入され、装着部の所定位置に着脱可能なものである。給紙トレイ24が装着部に完全に装着された状態では、その挿入方向の先端部が装着部の奥端部に接触し、給紙トレイ24の後端部は筐体22の外部に突出した状態で装着される。また、フィードローラ26は、給紙トレイ24の装着部の奥部近傍に配置されている。
排出トレイ28は、記録媒体Pの排出部(図中筐体22の左側中央部)の近傍に、その先端部側(記録媒体Pの搬送方向側)が筐体22の外部に位置し、その後端部側が筐体22の内部に位置するように配設されている。また、排出トレイ28は、その先端部が後端部よりも低くなるように、所定の傾斜角度で配設されている。
記録後の記録媒体Pは、搬送手段14により搬送されて排出部から排出され、排出トレイ28内に順次積層されてストックされる。
フィードローラ26により給紙トレイ24から取り出された記録媒体Pは、この搬送ローラ対30により挟持搬送され、搬送ベルト32上の所定の位置に供給される。
また、分離爪42、ガイド44および定着ローラ対46は、記録媒体Pの搬送経路上の除電装置40の下流側にこの順に配置されている。
記録手段16は、静電力により、記録媒体P上に単色印刷をしてモノクローム画像を記録するものであり、ヘッドユニット48と、ヘッドドライバ50と、記録媒体Pの位置検出装置52とを備えている。
ヘッドユニット48は、記録ヘッド70、インク供給サブタンク72、インク回収・廃棄サブタンク74、サブタンク位置調節機構(供給サブタンク側76、回収・廃棄サブタンク側78)、駆動手段82、ガイドレール84a、ガイドレール84b、支持部材86を備えている。
駆動手段82は、図示されていないモータにより駆動されるボールねじなどであり、ガイドレール84aおよびガイドレール84bの間に配置されている。
また、インク供給サブタンク72、インク回収・廃棄サブタンク74およびインク供給管58、インク回収管60、インク廃棄管62については、後段のインク循環手段20の説明の項で詳細に説明する。
ここで、静電式インクジェットヘッドの具体的なヘッドの構造を図4〜図6に示す。周知の通り、静電式インクジェット方式は、記録ヘッド70で用いる帯電した色剤粒子を含むインクの吐出を、静電力により制御する方式である。
また、インクQ中には、色剤粒子とともに、印刷後の画像の定着性を向上させるための分散樹脂粒子を、適宜、含有させてもよい。
なお、このような誘電性液体の固有電気抵抗の上限値は1016Ω・cm程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は1.9程度であるのが望ましい。誘電性液体の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
色剤としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用(油性)インキ組成物、あるいは静電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ばどれでも使用可能である。
色剤として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ペンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」139〜148頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」497〜505頁(コロナ社、1988年刊)、原崎勇次「電子写真」16(No.2)、44頁(1977年)等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
また、色剤粒子の荷電量は、好ましくは5〜200μC/g、より好ましくは10〜150μC/g、さらに好ましくは15〜100μC/gの範囲である。
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここで、σ1は、インクQの電気伝導度、σ2は、インクQ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)および液体用電極(川口電機製作所(株)製LP−05型)を使用し、印加電圧5V、周波数1kHz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℃の条件で30分間行った。
以上のようなインクQを用いることによって、色剤粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
また、インクQ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漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクQの粘度は0.5〜5mPa・secが好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、さらに好ましくは0.7〜2.0mPa・secである。
本発明に使用するインクは基本的に以上のようなものである。
なお、第1吐出電極110および第2吐出電極112は、リング状の円形電極に限定されず、インクガイド106に臨むように配置される電極であれば、囲繞電極あるいは平行電極等、どのような形状であってもよい。例えば、略円形であっても、分割円形電極であっても、平行電極または略平行電極であってもよい。
浮遊導電板120は、ヘッド1ユニットにつき1個以上である。例えば、フルカラー印刷の場合において、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(B)の4つのヘッドユニットがあった場合、浮遊導電板数は最低各1個づつ有し、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。
静電式インクジェットヘッド100は、基本的に以上のように構成される。
上記のように構成されるインクジェットヘッド100においては、先端部分106aの近傍と負帯電された記録媒体Pの間に生じている静電界によって、インクQが、インク流路124から貫通孔118を通過して先端部分106aに供給され、先端部分106aにおいてインクメニスカスが形成される。そして、先端部分106aの近傍には、静電力により、インクQ中の正帯電している色剤粒子が濃縮される。
上述したように、インクジェットヘッド100において、行方向(主走査方向)に配置された複数の第1吐出電極110は相互に接続され、列方向(副走査方向)に配置された複数の第2吐出電極112は相互に接続されている。そして、第1吐出電極110および第2吐出電極112は、2層電極構造に構成され、マトリクス状に配置されている。
なお、別の実施形態として、第1吐出電極110および第2吐出電極112を逆の状態に駆動してもよい。
例えば、インクジェットヘッド100において、インクQ中の色剤粒子成分の帯電は正極(+)である、すなわち正帯電色剤粒子であるとしたとき、インクジェットヘッド100のインク流路124内にインクQを矢印a方向に循環させ、吐出部のインクガイド106の先端部分106aから吐出されたインクQ(インク液滴)中の正帯電色剤粒子が記録媒体Pに引き付けられるような電界、すなわち飛翔電界を第1吐出電極110および第2吐出電極112と、記録媒体Pとの間に形成する。例えば、インクガイド106の先端部分106aと記録媒体Pとの間の間隔(ギャップ)は、200〜1000μmとされるが、ギャップが500μmのときに、1kV〜2.5kVの電位差を設けることにより、飛翔電界を形成する。
このとき、インクQは、電気泳動現象および毛細管現象によって、インク流路124から貫通孔118とインクガイド106の間を上昇し、先端部分106aに集まり、インクメニスカスを形成する。先端部分106aに集まったインクQは、先端部分106aで、またはインクQの表面張力等で押し留められ、インクQ中の正帯電色剤粒子は、高濃度化する。
本発明のインクジェットヘッド100は、基本的に以上のようなものである。
本実施形態では、ガイドレール84a、84bに沿って、記録ヘッド70を記録媒体Pの搬送方向と直交する方向に主走査しながら吐出を行い、その後に記録媒体Pを一定量のみ搬送することを繰り返すシリアルスキャンを行うことで記録を行う。
また、それぞれのインクジェットヘッドは、そのインクの吐出部が、導電性プラテン36が配置された位置の、搬送ベルト32の表面に対向する位置に、搬送ベルト32上に静電吸着されて搬送されてくる記録媒体Pの表面と所定の一定間隔となるように配置されている。
位置検出装置52により記録媒体Pの位置が検出され、その位置情報はヘッドドライバ50に供給される。このヘッドドライバ50は、筐体22内部の図中右面に取り付けられており、ヘッドユニット48の記録ヘッド70と接続されている。
インク循環手段18は、インクタンク54、インク廃棄タンク56、インク供給サブタンク72、インク回収・廃棄サブタンク74、ポンプ(図示されていない)、インク供給流路58、インク回収流路60、インク廃棄流路62、インク流路80を備えている。
また、記録ヘッド70で使用されなかったインク(記録ヘッド70で吐出されなかった色剤粒子を含むインク)は、インク回収流路60を介して、インクタンク54に回収される。このようにインクは、循環されて、記録ヘッド70に供給される。
インクの温度制御方法としては、記録ヘッド70、インクタンク54、インク配管等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、各種の温度センサ(サーモスタット等)により制御する公知の方法が使用できる。
図3に示すヘッドユニット48は前述のように、板状の支持部材86上に、記録ヘッド70、インク供給サブタンク72、インク回収・廃棄サブタンク74、並びにこれらのサブタンクを、支持部材86上で鉛直方向上下に移動させるためのサブタンク位置調整機構(供給サブタンク側76、回収・廃棄サブタンク側78)が配置されている。
インク回収・廃棄サブタンク74は供給されたインクを、インク回収流路60を介してインクタンク54に、インク廃棄流路62を介してインク廃棄タンク56に、それぞれ供給する。
また、上述のように、インクタンク54に回収されたインクは循環され、再びインク供給流路58から記録ヘッド70に供給される。
その結果、記録媒体上でのにじみが少なく、さらに、普通紙を初めとして、非吸収性のフィルム(例えばPETフィルム等)などの種々の記録媒体Pに画像を記録することができ、また、記録媒体P上で、滲みや流動を生じることなく、種々の記録媒体に対して、高画質な画像を得ることができる。
インク回収・廃棄サブタンク74は、粒径分布減少手段75、インク回収サブタンク92およびインク廃棄サブタンク94で構成されている。
また、粒径分布減少手段75は、主管路80aと分岐管路80bおよび80cとからなるインク流路80、2枚の電極板88aおよび88bからなる平行電極88並びに電圧源90を備えている。
また、ここで、電圧源90は、印加する電圧値を変化することのできる可変電圧源であることが好ましい。
これにより、主管路80a内の色剤粒子Paの中から、粒径が所定粒径より大きい色剤粒子Pacを図中下側の分岐管路80bに、粒径が所定粒径より小さい色剤粒子Pafを図中上側の分岐管路80cに、分級することができる。
そして、上述のように、インク回収サブタンク92のインクQは、インク回収流路60aを介してインクタンク54に回収され、インク廃棄サブタンク94のインクQは、インク廃棄タンク56に廃棄される。
また、粒径分布減少手段75をインクタンク54に直接接続してもよい。
溶媒回収手段20は、記録ヘッド70から記録媒体P上に吐出されたインクから蒸発する分散溶媒や、画像の定着時にインクから蒸発する分散溶媒等を回収するもので、排出ファン64と、活性炭フィルタ66とを備えている。活性炭フィルタ66は、筐体22の上面(図中上側)の裏面に取り付けられ、排出ファン64は、活性炭フィルタ66の上に取り付けられている。
搬送ベルト32上に供給された記録媒体Pは、帯電装置38により負の高電位に帯電され、搬送ベルト32の表面に静電吸着される。
画像記録後の記録媒体Pは、除電装置40により除電され、分離爪42により搬送ベルト32から分離され、ガイド44に沿って定着ローラ対46に供給される。そして、定着ローラ対46により挟持搬送されつつ、記録された画像が加熱定着され、排出トレイ28内に積層された状態でストックされる。
以下に説明する実施形態は、粒径分布減少手段の改良された構成に係るものである。
以下、上述のように構成される、本実施形態に係る粒径分布減少手段130の作用を説明する。
また、本実施形態では、ヘッドユニットとしてシリアルヘッド型を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ラインヘッド型のヘッドユニット等、どのようなものを用いてもよい。
12 保持手段
14 搬送手段
16 記録手段
18 インク循環手段
20 溶媒回収手段
22 筐体
24 給紙トレイ
26 フィードローラ
28 排出トレイ
30 搬送ローラ対
32 搬送ベルト
34 ベルトローラ
36 導電性プラテン
38 帯電装置
40 除電装置
42 分離爪
44 ガイド
46 定着ローラ対
48 ヘッドユニット
50 ヘッドドライバ
52 位置検出手段
54 インクタンク
56 廃棄タンク
58 インク供給流路
60 インク回収流路
62 インク廃棄流路
64 活性炭フィルタ
66 排気ファン
70 記録ヘッド
72 インク供給サブタンク
74 インク回収・廃棄サブタンク
75 粒径分布減少手段
76、78 サブタンク位置調節機構
80 インク流路
82 駆動手段
84a、84b カイドレール
86 支持部材
88 平行電極
90 電圧源
92 インク回収サブタンク
94 インク廃棄サブタンク
100 静電式インクジェットヘッド
102 吐出口基板
104 ヘッド基板
106 インクガイド
106a 先端部分
106b 基部
108 絶縁性基板
110 第1吐出電極
112 第2吐出電極
114 ガード電極
116a、116b、116c 絶縁層
118 貫通孔
120 浮遊導電板
124 インク流路
130 粒径分布減少手段
132 回転式ベルト電極
133a,133b ベルトローラ
134 ブレード
P 記録媒体
Q インク
Claims (5)
- 画像信号に基づき、帯電した色剤粒子を含むインクに静電力を作用させて、記録媒体上にインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
このインクジェットヘッドに前記インクを供給するとともに、前記インクジェットヘッドから使用済みの前記インクを回収するインク循環手段と、
前記インクに含まれる帯電した色剤粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 画像信号に基づき、帯電した色剤粒子を含むインクに静電力を作用させて、記録媒体上にインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、
電気泳動を利用して前記色剤粒子の粒径分布を狭める粒径分布減少手段とを有する静電色インクジェット記録装置であって、
前記粒径分布減少手段が電極クリーニング手段を含むことを特徴とする静電色インクジェット記録装置。 - 前記粒径分布減少手段が移動可能な電極を有し、前記電極クリーニング手段が掻き取りブレードであることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
- 前記粒径分布減少手段の移動可能な電極の移動は、前記粒径分布減少手段を流れるインクの流れ方向と同一かつインクの流れ速度とほぼ等しいことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
- 前記粒径分布減少手段の移動可能な電極の前記インクと接する面が、フッ素樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項3または4に記載のインクジェット記録装置。
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