JP2007136735A - インクジェット記録方法、記録物および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、本発明は、製造工場等の現場や、物流倉庫など商品を保管、出荷する現場あるいは、段ボールのライナー紙の印刷現場において信頼性が高く、画像堅牢性に優れた印刷濃度の良好な印刷物を提供するインクジェット記録装置、記録方法、記録ヘッド、及び、記録物を提供するものである。
【解決手段】本発明は、複数のブラックインク用記録ノズルと、カラーインク用記録ノズルとを含むインクジェット記録装置において、前記複数のブラックインク用記録ノズル間に前記カラーインク用記録ノズルが配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、青果品、水産品、機械部品などの物流用段ボール印刷の記録方法に関し記録物の堅牢性と印刷品位、及び装置の信頼性を両立させたインクジェット記録方式、記録ヘッド、その装置、その記録物に関する。

段ボール箱などの外層面に内容物の情報やデザインを印刷する方法としては、特開平５−９２５５４号報に記載されているように段ボールシートの状態でフレキソ印刷法等により所定の印刷を行うことが知られており、印刷された段ボールシートはカッティングされ、段ボール製函機により箱に加工され使用される。

特開平５−９２５５４号公報

上述のように、物流用段ボールシートに内容物の印刷を行う場合、内容物の説明を示すデザイン、名称、製造者名などの共通部分をあらかじめフレキソ印刷などによってプレ印刷しておき、シリアル番号、製品仕向け地、ロット番号などの内容物に固有な情報は段ボールを組み立てた後にスタンプ、プリンタ等で印字するかあるいは情報を印刷したラベルを貼るなどの手段がとられている。しかし、段ボール箱に収納される内容物が多品種になるとプレ印刷し、ストックしておく段ボールの種類が多くなるため、保管しておくための広いスペースが必要になる。また、デザインの変更には版の変更が必要になるため、デザインの変更に迅速に対応できない等の不具合が生じていた。一方、固有の情報を印刷する場合でも、直接、箱にナンバリングする場合にはスタンプ等の装置コストは安価であるが、人手によるため作業コストがかかり、また、印刷に著しくムラが出るため不良品がでるなど製品コストの上昇を招いていた。さらに、ラベルに固有の可変情報を印刷し段ボールなどに貼り付ける場合は、ラベルに印刷するための出力機や、こうしたラベルのライナーを剥し、箱に貼り付けるためのシステムを別途用意しなくてならないばかりでなく、ラベル自体のコストもかかり、また、ライナーなどのゴミが大量にでるため省資源化の面で好ましくない。そこでインクジェット記録方式を利用し、段ボールの外層面に直接、内容物の説明を示すデザイン、名称、製造者名などの共通部分とシリアル番号、製品仕向け地、ロット番号などの内容物に固有な情報を同時に印刷を行うことにより、上記の問題を解決することが考えられる。しかしながら、段ボールのライナー紙に、コンシューマー用プリンタに使用されるインクを用いて記録を行った場合、耐擦過性、水が付着した後の耐擦性など印刷物の堅牢性に十分な性能が得られなかったり、記録紙表面の構成成分の不均一な分布による画像の乱れが発生したりした。こうした性能を高める手段としては、インクの色材に顔料を用いることに加え、インクの浸透性をあげ、被記録媒体の表面に色材を残さないこと、また、インク中に分子量の大きい高分子樹脂を多く含有させライナー紙への結着性をあげることが考えられる。しかし、前者の方法では色材が、記録紙の奥深くまで浸透してしまい、画像濃度が低下する不具合が発生する。特に、段ボールのライナーとして使用される紙は漂白処理をしていないものを使用することが多く、もともとの地色が濃いため、色材がライナー紙に浸透してしまうと印刷物の視認性、バーコード読取特性がより悪化する。一方、後者の方法では耐擦過性は良好なもののインクの粘度が高くなり、低温環境下での吐出が不安定になり印刷品位が著しく劣化したり、ノズル詰まりが発生するという不具合が生じる。
通常、インクジェット記録装置使用される水性ブラックインクは、中性領域で分散安定性の良好なインクを使用しているため、表面ｐHが中性から弱酸性の段ボール用ライナー紙上ではインクがライナー紙表面で凝集破壊せず、インクの浸透が進み、良好な印字濃度が得られない。一方、段ボール印刷などの産業用印刷装置では生産性を向上するため、フルマルチヘッドを使用し１パスで印刷することが好ましく、インクの分散状態を不安定にして印字濃度を得るというインクの使用は困難である。
また、水性染料を使用したインクは、染料がライナー紙の繊維を染着するためにある程度浸透が進んでも印刷濃度は高い。しかし、水溶性のために十分な耐水性が得られず、結露、降雨などにより印刷面が汚れたり、印刷情報が消失してしまうなどの不具合がある。こうした問題を解決するため、特開平１１−１６４７号公報には、普通紙上で顔料黒色インクと染料黒色インクを二重に印刷することにより、印刷物の品位と堅牢性を両立した記録方法が開示されている。しかし、固定式フルマルチヘッドを搭載した高速記録装置では、記録ヘッドは固定されているため、公知例に記載されているようにマルチパス印刷方法で1ラインを分割して印刷することができない。そのため、２種類のブラックインクを隣接したヘッドから非常に短いインターバルで続けて吐出すると、第一のインクが乾燥する前に第二のインクがライナー紙上に着弾し、著しく画像品位が悪化し、印刷物の視認性が悪くなるばかりでなくバーコード読取精度が悪化するという不具合が生じた。
そこで、本発明は、上記のような実情を鑑み、製造工場等の現場や、物流倉庫など商品を保管、出荷する現場あるいは、段ボールのライナー紙の印刷現場において信頼性が高く、画像堅牢性に優れた印刷濃度の良好な印刷物を提供するインクジェット記録装置、記録方法、記録ヘッド、及び、記録物を提供するものである。

上記の目的は、以下の本発明によって達成される。
すなわち本発明は、複数のブラックインク用記録ヘッドとカラーインク用記録ヘッドを含んでなるインクジェット記録装置において、複数のブラックインク用記録ヘッドの間に、前記カラーインク用記録ヘッドが配置されていることを特徴とする。
上記の更なる目的は、前記記録ヘッドとしてフルマルチ型記録ヘッドを用いることを特徴としている。
さらに、本発明は、複数のブラックインク用記録ヘッド、イエローインク用記録ヘッド、マゼンタインク用記録ヘッド又はシアンインク記録ヘッドからなるカラーインク用記録ヘッドを有するフルカラーインクジェット記録装置であり、第一のブラックインク記録ヘッドと第二のブラックインク記録ヘッドはこれら複数のカラーインク用記録ヘッドの両端に配置されることを特徴としている。
また、本発明は第一のブラックインクとして顔料インクを使用することが好ましい。また、本発明の記録装置は、被記録媒体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路と通信する機能を有する通信部、前記非接触集積回路にあらかじめ格納されている情報を読み込む情報読み込み部を有することにより、あらかじめ人手により情報を入力しなくても、段ボールなどに出荷日、ロット番号、仕向け地などの固有情報をリアルタイムで印刷することが可能になる。
更に本発明は、複数のブラックインク用記録ノズル列とカラーインク用記録ノズル列を含んでなるインクジェット記録ヘッドにおいて、複数のブラックインク用記録ノズル列の間に前記カラーインク用記録ノズル列が配置されているインクジェット記録ヘッドを特徴としている。
さらに本発明は、第一のブラックインクを用いて印刷する工程、第二のブラックインクを用いて印刷する工程、及びカラーインクを用いて印刷する1種類以上の工程を含むインクジェット記録方法において、第一のブラックインクを用いて印刷する工程と第二のブラックインクを用いて第一のブラックインクで印刷された領域の一部あるいは全てを印刷する工程を有し、これら工程の間に、カラーインクを用いて印刷する工程を少なくとも１つ以上含むことを特徴とするインクジェット記録方法である。
本発明者らは複数のブラックインク記録ヘッドの間にカラーインク用記録ヘッドを配置することにより、第一のブラックインクがライナーに定着した後に第二のインクが着弾するため、段ボールの内層、外層ライナーにおいて良好な印字濃度、耐擦過性、画像品位を可能にした信頼性に優れたインクジェット記録装置及び記録方法を提供するに至った。さらに複数のブラックインク記録ヘッドの位置を装置内で可能な限り長く取ることにより印刷のスループットを低下することなく良好な印刷物をえることができる。
これら記録方法は、被記録媒体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路と通信し、前記非接触集積回路にあらかじめ格納されている固有情報に印刷方法の制御情報を格納することにより被記録媒体の種類によって最適な印刷条件で印刷することが可能である。

本発明は、段ボール箱或は段ボールの内層、外層用ライナー紙上に印刷品位が高く、耐水性の良好な印刷を行うインクジェット記録装置、記録装置、及び記録ヘッドを提供している。これにより、多品種の段ボールが必要な場合でもあらかじめプレ印刷した段ボール箱の在庫を持つ必要がなくなり、倉庫や工場おいてはスペースの削減になるばかりでなく、デザインの変更などにも迅速に対応できる。
また、印刷現場においては、版の作成・交換などを必要としないため洗浄工程の削減、インクの効率仕様が可能である。また、あらかじめ段ボール箱に記憶素子をもたせ記録制御情報、印刷データなどを記憶させておくことにより、段ボールのライナーの種類によって最適な印刷条件で印刷を行うことが可能になる。

本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて詳細に説明する。

図１に本発明の記録装置の外観図を載せる。本記録ヘッドは、複数の種類のインクを吐出するために複数のノズル列を有している。各ノズル列はオリフィスプレートによって一体的に形成されており、第一のブラックインク用のノズル列２−１と第二のブラックインク用のノズル列２−５の間にはカラーインク用のノズル列２−２，２−３，２−４が配置されている。ブラックのノズルが複数設けられているが３つ以上有っても良い。
高速印刷を行うために、記録ヘッドは図２に示されるようなフルマルチ型ヘッドを利用したインクジェット記録装置で１パス記録することが好ましい。記録ヘッドは記録幅を有するフルマルチヘッドを用いても、いくつかのヘッドを記録幅方向に並べてもよいが、高い生産性を必要とされる段ボール印刷においては、固定式の長尺記録ヘッドを用いることが段ボール印刷には好ましい。
第二ブラックインクに使用される色材は、顔料あるいは染料を用いる
ことが好ましい。

図３は、記録装置の全体構成を概略示すブロック図である。主な電気回路はメインＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）と電源ユニットＤＵから構成されており、メインＰＣＢは、ホストコンピュータＨＣに接続され、印刷データ、制御データ、インク残量検知データの授受を実行する。ここで、前記電源ユニットDUは、プリント基板ユニットＰＣＢと接続され、各種駆動電源を供給するものとなっている。
さらに、プリント基板ユニットＰＣＢはこの実施形態におけるインクジェット記録装置の各部の駆動制御を実行するものであり、メインコントローラMCが設けられ、そこには、制御メモリＲＯＭに記憶されているプログラムを読み込み、各部を制御・処理する処理部ＣＰＵと、制御データ・タイマ値などが記憶されているメモリＲＡＭとが設けられている。更にホストコンピュータＨＣと通信を行う通信ユニットＴＵがメインコントローラＭＣに接続されている。またメインコントローラＭＣは記録すべき画像データを記憶するメモリＲＡＭ（Ｋ）、ＲＡＭ（Ｃ）,ＲＡＭ（Ｍ）,ＲＡＭ（Ｙ）,後述する動作に示す制御手順に対応するプログラムが記憶されている制御メモリＲＯＭ、及びヘッド駆動回路ＨＤＣがメインコントローラＭＣに接続されている。ヘッド駆動回路ＨＤＣは第１ブラック（Ｋ）ヘッド、シアン（Ｃ）ヘッド、マゼンタ（Ｍ）ヘッド、イエロー（Ｙ）ヘッドおよび第２ブラック（Ｋ）ヘッドと接続されている。各ヘッドは図示の順に配列されている。ここでは、２つのブラック（Ｂ）ヘッドが同じメモリＲＡＭ（Ｋ）から画像データをもらうように構成している。なお第１ブラックヘッドと第２ブラックヘッドとで別々のメモリを設け、それぞれに沿った画像データを入れても良い。
前述のように構成された実施例は、以下のように作動する。
ホストコンピュータから画像情報が送られ、その画像情報が色毎に分離され、メモリＲＡＭ（Ｋ）、ＲＡＭ（Ｃ）,ＲＡＭ（Ｍ）,ＲＡＭ（Ｙ）に記憶される。その後、図1、図２においてダンボール１は、矢印の方向に移動する間に第１ブラック（Ｋ）ヘッド、シアン（Ｃ）ヘッド、マゼンタ（Ｍ）ヘッド、イエロー（Ｙ）ヘッドおよび第２ブラック（Ｋ）ヘッドの順にヘッドからインクが噴射され印字が完了する。
本発明で使用する記録液に含有される色材の量は重量比で０．５〜２０％、好ましくは、２〜１２％の範囲で用いる事が好ましい。色材として用いるカーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法、或は、石油コークスを多量のアルカリを用いて賦活化して製造される高比表面積カーボン、そして以上の様なカーボンブラック素材に対して気相からの弗素処理、親水性を有する重合性モノマーのプラズマ処理、親水性を有するモノマーの液相からのグラフト重合等の処理が為された自己分散型カーボンブラックであっても良い。
以上の様なカーボンブラックは、一次粒径が１５から４０ｍμ、ＢＥＴ法による比表面積が、５０から３０００m²／ｇ、ＤＢＰ吸油量が、４０から１５０ｍｌ／１００ｇ、揮発分が、０．５から１０％、ｐＨ値が、２から９を有するものである。
通常、カーボンブラックは、水溶性高分子樹脂をもちいて分散してインクに使用されるが、自己分散型カーボンブラックは分散せずにインクに使用される。分散に使用される水溶性高分子樹脂は、重量平均分子量は５００から３００００の範囲が好適である。重量平均分子量が３００００を越える樹脂ではインクの粘度が高くなり、低温化での安定吐出が得られない。また、重量平均分子量が５００より小さいと立体障害による十分な分散効果が得られない。具体的には、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アルリル酸のアルキルエステル、メタクリル酸のアルキルエステル等の疎水性モノマーと、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸及びその脂肪族アルコールエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマール酸、及びそれらの誘導体、等の親水性モノマーからなる共重合体及びそれらの塩等である。共重合体はランダム、ブロック、グラフト等のいずれの構造を有していてもよく、酸価は、８０から４３０、好ましくは１００から３００の範囲である。
本発明に使用される水溶性高分子樹脂としては、さらにポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等の水溶性ポリマー、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、ポリスチレンスルホン酸等の水溶性樹脂も使用することが可能である。これらの水溶性高分子分散樹脂の使用量は、印刷物の十分な耐擦過性を発現するために顔料の重量；分散剤の重量＝５：１０〜１０：１の範囲である。
ブラック染料としてはカラーインデックスに記載されている酸性染料、直接染料、反応性染料、塩基性染料を用いることができるが、新規に合成されたものでも使用可能である。
本発明では、第一のブラックインクとして顔料インク、第二のブラックインクとして染料インクを用いることが特に好ましい。顔料インクを先に打つことによりインク中の固形成分が段ボールライナー紙の微少な凹凸を埋め、その後染料インクで印刷するとムラの無い印字濃度の良好な印刷物が得ることができる。
さらに第一のブラックインクに適切な界面活性剤を加え浸透性を高くすることにより、より高速印刷に適したシステムを提供することが可能になる。
本発明のインクは水を主体とし、水溶性溶媒を必要に応じて混合して用いる。水溶性溶媒の総量はおおむね記録液全体に対して３０重量％以下で使用することが好ましい。記録液を調製する上で、保存安定性とノズル先端部での保湿性を調節するために、溶媒系の選択は重要である。本発明に使用できる水溶性有機溶剤として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ジメチルスルホキシド、ジアセトンアルコール、グリセリンモノアリルエーテル、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール３００、チオジグリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルフォラン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソブロピルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、β−ジヒドロキシエチルウレア、ウレア、アセトニルアセトン、ペンタエリスリトール、１，４−シクロヘキサンジオール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、グリセリンモノアセテート、グリセンリンジアセテート、グリセンリントリアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノール、１，２−シクロヘキサンジオール、１−ブタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、３−ヘキセン−２，５−ジオール、２，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２，５−ヘキサンジオール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等である。
本発明の記録液には、前記の各材料に加えて、吐出安定性、流動特性、分散安定に対する補助剤として界面活性剤、防腐剤、酸化防止剤、その他物性調節の為の補助材料を添加することが出来る。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、両性界面活性、カチオン界面活性剤などが使用できる。本発明のインクの作成方法としては、はじめに、水溶性高分子樹脂を塩基水溶液に溶解させ、この水溶液に顔料を添加し、プレミキシングにより顔料の表面を濡らした後、後述の分散手段を用いて分散を行い、粗大粒子を除く為に遠心分離、メンブランを用いた加圧漉過などを行い、所望の分散液を得る。次に、この分散液に前記した溶剤を加え、必要に応じその他の添加剤（界面活性剤、ｐＨ調整剤、防腐剤など）を加え攪拌して記録液とする。
また、本発明に使用されるインクは、不純物を除去するために洗浄、精製を行ってから使用した方が好ましい。市販の顔料は、有機、無機の不純物を多量に含有しており、これら不純物は、ノズル目詰まり、コゲーション、保管安定性、記録信頼性等に悪影響を及ぼすため、これらを除去するために、洗浄、精製をして用いることが好ましい。洗浄方法・精製方法としては、濾過、遠心分離、分離膜法、イオン交換樹脂処理法、逆浸透法、活性炭法、ゼオライト法、水洗、溶剤抽出等がある。洗浄、精製は、原料混合前、分散液作製後、インク作製後に行うか、あるいは複数の段階で行ったがよい。特に、こうした不純物の混入経路が色材、分散時の分散メディア、分散容器からと考えられるため、原料混合前、あるいは分散液調整後の処理が有効である。
本発明に使用されるカラーインクにはカラーインデックスに記載の酸性染料、塩基性染料、直接性染料、有機顔料、無機顔料が使用できる。顔料は前記のように表面改質をおこなった自己分散型顔料、高分子分散体によって分散させた水性顔料体などの使用可能である。こうしたカラー染料、顔料は前述と同様にインク化され本発明に使用される。

図４には、本発明を利用した別のインクジェット記録装置を示す。本装置では記録ヘッド３２が被記録媒体の搬送方向に対して直角に複数配置されている。これらの記録ヘッドはキャリッジに搭載され、軸２６上を移動することによりシリアルスキャン方式で印刷を行う。本装置では記録ヘッドが５セット搭載されているが、もっとも上流側の記録ヘッド３３−１にブラックの顔料インク、もっとも下流の３３−５にブラックの染料インクを噴射させ、３３−２，３，４でカラーインクを噴射させることにより本発明を実施する。さらに、本記録装置には、ＲＦ―ＩＤ通信用アンテナを含む非接触通信部２９を具備し、あらかじめ段ボールに取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路（ＲＦタグなど）２７との間で通信を実行し取得した情報に基づいて段ボールに所定の印刷を実行する事も可能である。段ボールに取り付けられた非接触集積回路に格納される制御情報としては、被記録媒体の材質、印刷方法、カラーの指定等が挙げられる。特に段ボール箱は用途に応じて表面のコート層の種類が異なるため、顔料インク印刷工程、染料インクの印刷工程の制御情報をあらかじめ記憶媒体に書き込んでおくことにより、段ボールに最良の印刷工程で印刷をすることが可能である。

図５は、記録装置の全体構成を概略示すブロック図である。主な電気回路はメインＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）と電源ユニットＤＵから構成されており、メインＰＣＢは、図４に示すコントローラ２１に対応して、記録ヘッド３２とケーブル２４、駆動ボックス２８を介して結合され印刷データ、制御データ、インク残量検知データの授受を実行する。ここで、前記電源ユニットDUは、プリント基板ユニットＰＣＢと接続され、各種駆動電源を供給するものとなっている。
さらに、プリント基板ユニットＰＣＢはこの実施形態におけるインクジェット記録装置の各部の駆動制御を実行するものであり、メインコントローラMCが設けられ、そこには、制御メモリＲＯＭに記憶されているプログラムを読み込み、各部を制御・処理する処理部ＣＰＵと、制御データ・タイマ値などが記憶されているメモリＲＡＭとが設けられている。更にホストコンピュータＨＣと通信を行う通信ユニットＴＵがメインコントローラＭＣに接続されている。またメインコントローラＭＣは記録すべき画像データを記憶するメモリＲＡＭ（Ｋ）、ＲＡＭ（Ｃ）,ＲＡＭ（Ｍ）,ＲＡＭ（Ｙ）,後述する動作説明に対応した制御手順に対応するプログラムが記憶されている制御メモリＲＯＭ、ＲＦ−ＩＤタグと通信するＲＦ−ＩＤリーダ・ライタＲＷ、ＲＦ−ＩＤタグ27と通信するアンテナＡＮＴ及びヘッド駆動回路ＨＤＣがメインコントローラＭＣに接続されている。

更に被記録媒体のダンボー３０と記録ヘッド３２の距離測定部ＤＭ、ＸＹＺの３軸駆動用モータＭと記録ヘッド３２にインクの供給を行うインク収容部のインクの残量を検知する残量検知部ＲＤ、電源ユニットＤＵとメインコントローラＭＣは接続されている。残量検知部ＲＤはキャリヤ部２５に取り付けられたインク収納部の内部に取り付けられ、インク残量が一定以下になった場合にプリント基板ユニットＰＣＢに信号を出し、キャリヤ部２５をインク補充部に移動させ、インク補充部の結合部(不図示)と結合した後、前述のインク残量検知部を利用して所定量のインクを補充する。
インク残量検知部ＲＤとしては、インク収納部の内部に数本の電極を配し、この電極間の遊動性を計測してインク残量を検出する方式が安価で信頼性が高い。導電性のないインクを使用する際には、光学的にインクの有無を検知する方法、圧力センサ等をインクタンク内に設けインクタンク内のインク残量に応じて変化しうる圧力を検知する方法、印刷ドットをカウントする方法を用いることも可能であるが、インク補充時のインク満タンと併用できない方式では、インク収容部内に満タン検知手段を設ける必要がある。インクの補充は少なくとも１色についてもインク残量によっては同時に補充を実行することによりインク補充にかかる時間を短縮することが可能になる。
また、インク補充部にも残量検知部を設けても良い。本発明では図柄や２次元バーコードのような高品位の印刷物を得るために記録ヘッドと３次元構造体の所定の被記録面との距離を一定に保持することが重要である。

なぜなら、記録ヘッド製造工程差に生じるわずかなノズル単位のばらつきが、各ノズルのインクの吐出量や吐出方向の向きに影響を及ぼし、最終的には印字画像の濃度ムラとして画像品位を劣化させる原因となる。特にこれらのばらつきは吐出したインク滴の吐出方向のばらつきによるものが大きいため、記録ヘッドと被記録面の距離が大きくなると印字品位に大きな影響を与えることになる。一方、記録ヘッドと被記録面と距離を小さくしすぎると記録ヘッドが被記録面に摺られ、被記録面を汚染するだけでなく記録ヘッドを破損するという弊害も発生する。そこで記録ヘッドと被記録面の距離を測定する距離測定部DMを設けることにより記録ヘッドを被記録媒体に接触させることなく３次元構造体の任意の位置に高品位な画像を形成することが可能である。
本発明に用いられる測距方式は超音波を用いた方式などを用いることも可能である。また、前記距離測定部ＤＭを用いて３次元構造体の端面を検知することにより端面からの所定の位置でコンベアを停止させ印刷を実行することができる。また前記距離測定部ＤＭはキャリヤー部２５に一体的に形成されているためにキャリヤー部２５をＸＹＺ軸部２６に沿ってスライドすることによりコンベアの搬送方向と直交した端面も検出することが可能であり、３次元構造体の所望の位置に印刷を実行することが可能になる。

本発明のインクジェット記録装置に用いられる非接触通信部２９は図４の制御部概要で示されるＲＦ−ＩＤ通信用アンテナＡＮＴに対応して、あらかじめ３次元構造体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路（ＲＦタグなど）との間で通信を可能にするもので、ＲＦ−ＩＤタグ２７から取得すべき情報を通信用アンテナ２９およびＲＦ−ＩＤリーダ／ライタＲＷを介してメインコントローラＭＣに取り込む。メインコントローラＭＣおよびヘッド駆動回路ＨＤＣは取得した印刷データ、制御データを制御信号、画像情報に変換し、各記録ヘッド、各軸部の駆動部に送り、３次元構造体上に所定の印刷を実行する。
本発明の記録装置に取り付けられるアンテナ２９は、３次元構造体のダンボール箱３０に取り付けられたＲＦ−ＩＤタグ２７のアンテナと平行な平面上にあることがもっとも良好な通信状態を可能にするため、キャリヤ部２５の底面にアンテナ２９が取り付けてある。また、その際、必要に応じて制御部から非接触集積回路に情報を書き込むことも可能である。
三次元構造体に取り付けられたＲＦ−ＩＤタグ27の非接触集積回路に格納される制御情報としては、被記録媒体の材質、印刷方法、カラーの指定、ダンボール箱のサイズ情報及び被記録面のサイズ情報等が挙げられる。特にダンボール箱は用途に応じて表面のコート層の種類が異なるため、種類に応じた印刷制御、例えば、滲み易い媒体の場合は、ドットを間引いて印刷するなどの処理が重要となる。そこで、あらかじめダンボール箱30の種類や,印刷方式をＲＦ−ＩＤタグ27の非接触集積回路に記憶させておき、印刷段階で読み出すことにより最適な印刷制御を自動的に設定することが可能になる。
その結果、多種類のダンボール箱をひとつのベルトコンベアにランダムに搬送してもオペレータがいちいち入力することなく最適な印刷を行うことができる。

図６に本発明の別の実施態様を示す。図１、図２に示すヘッドはヘッドに１本のノズルを設けたヘッドであったが、この実施例では複数のノズルを設けた例を示している。本記録ヘッドは、１つのヘッドに複数の種類のインクを吐出するために複数のノズル列を有している。各ノズル列はオリフィスプレートによって一体的に形成されており、第一のブラックインク用のノズル列４１−１と第二のブラックインク用のノズル列４１−５の間にはカラーインク用のノズル列４１−２，４１−３，４１−４が配置されている。ブラックのノズルをカラーのノズルの両端に設ける。
なお、前述の実施例のように１つのヘッドに１つのノズルを設け、複数のヘッドを組み合わせて,前述のヘッドと同等の機能を果たすようにしても良い。

以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(第一のブラックインクの調整)
スチレン/アクリル酸/エチルアクリレート共重合体(酸価２００、重量平均分子量３０００)の水酸化カリウム溶液(中和率１１０％、樹脂固形分１５部)を８０部、エチレングリコールを７部、この溶液にカーボンブラック（ＭＡ−７ 三菱化学製）１３部を添加後、サンドミルを用いて分散し、水性分散体を作成した。この分散体の固形分は約１２％、平均粒径は１０５ｎｍであった。
上記分散液 ２５部
トリエチレングリコール ５部
グリセリン ７部
エチレングリコール ２部
アセチレノールEH(川研ファインケミカル（株）製) ０．５部
エマルゲン909（花王製） ２部
イオン交換水 残部
上記組成物を3時間攪拌した後、1ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
（第二のブラックインク調整）
C.I.DirectBlack１５４（オリエント化学製） ２部
トリエチレングリコール ５部
グリセリン ７部
エチレングリコール １０部
アセチレノールEH(川研ファインケミカル（株）製) ０．５部
酢酸ナトリウム ０．０５部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、０．４５ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
（イエローインクの調整）
C.I.ACID YELLOW ２３ ３部
ジエチレングリコール ８部
グリセリン １０部
アセチレノールEH(川研ファインケミカル（株）製) ０．１部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、０．４５ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
（マゼンタインクの調整）
(顔料分散液の作成)スチレン/アクリル酸/ブチルアクリレート共重合体(ガラス転移温度５３℃、酸価１８０、重量平均分子量１２０００)の水酸化カリウム溶液(中和率１３０％、樹脂固形分２．５部)を８０部、ジエチレンクリコールを5部含む溶液にC.I.Pigment Red１２２ １５部を添加後、サンドミルで８時間分散を行い水性分散体を得た。この分散体を遠心分離(１５０００ｒｐｍ、０．５時間)し、粗大粒子を取り除き、水性分散体を作成した。この分散体の固形分は約１３％であった。
(インクの作成)
上記分散液 ４０部
エチレングリコール １０部
グリセリン ８部
ジエチレングリコール １０部
アセチレノールEH(川研ファインケミカル（株）製) ０．５部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、1ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。さらに、イオン交換樹脂層を通して無機不純物を除去して所望の記録液を得た。
(シアンインクの調整)
(顔料分散液の作成)スチレン/アクリル酸/エチルアクリレート共重合体(ガラス転移温度７７℃、酸価１４０、重量平均分子量６０００)の水酸化カリウム溶液(中和率１２５％、樹脂固形分５部)を８０部、エチレングリコールを５部含む溶液に純水で洗浄したC.I.Pigment Blue １５：３ １５部を用いて、プレミキシングした後、サンドミルで３時間分散し、水性分散体を作成した。この分散体の固形分は約14％であった。
(インクの作成)
上記分散液 ４０部
ジエチレングリコール ８部
グリセリン ８部
トリエチレングリコール ８部
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ０．５部
サーフィノール465(日信化学工業（株）) ０．５部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、２ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
５種類のインクを図１及び図２に示すインクジェット記録装置のインクカセットに充填し、ＯＦＣ２１０ｇ／ｍ²（段ボールライナ／王子製紙製）及び、ＯＦＣ１７０ｇ／ｍ²（段ボールライナ／王子製紙製）上に画像を形成した。各記録ヘッドは、第一のブラックインク記録ヘッド、シアンインク記録ヘッド、マゼンタインク記録ヘッド、イエローインク記録ヘッド、第二のブラックインク記録ヘッドの順で配置されている。

(第一のブラックインクの調整)
スチレン/アクリル酸/エチルアクリレート共重合体(酸価２００、重量平均分子量９０００)の水酸化リチウム溶液(中和率１２０％、樹脂固形分１５部)を３０部、ジエチレングリコールを５部、この溶液にカーボンブラック（ＭＯＧＵＬ Ｌキャボット製）１５部、イオン交換水５０部を添加後、サンドミルを用いて分散し、水性分散体を作成した。この分散体の固形分は約１５、平均粒径は１２０ｎｍであった。
上記分散液 ２５部
トリメチルプロパン ４部
グリセリン ７部
エチレングリコール ５部
サーフィノール465 (日信化学工業（株）製) ０．７部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、1ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
（第二のブラックインク調整）
C.I.DirectBlack１６８ ２部
トリエチレングリコール ５部
グリセリン ７部
エチレングリコール １０部
サーフィノール４８５(日信化学工業製) １．０部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、０．４５ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。
（イエローインクの調整）
(顔料分散液の作成)スチレン/アクリル酸/エチルアクリレート共重合体(ガラス転移温度７４℃、酸価１８０、重量平均分子量９０００)の水酸化リチウム溶液(中和率１３０％、樹脂固形分２．５部)を８０部、エチレングリコールを５部を含む溶液に純水で洗浄したC.I.Pigment Yellow ７４ １５部を添加後、プレミキシングをした後、サンドミルを用いて５時間分散し、分散後、遠心分離(１００００ｒｐｍ、1時間)を行い粗大粒子を除去した。この分散体の固形分は約14％であった。
(インクの作成)
上記分散液 ５０部
ジエチレングリコール ８部
グリセリン １０部
アセチレノールEH(川研ファインケミカル（株）製) ０．５部
イオン交換水 残部
上記組成物を３時間攪拌した後、1ミクロンのメンブランフィルターで濾過した。さらに、イオン交換樹脂層を通してカルシウム等の不純物を除去して所望の記録液を得た。
（マゼンタインクの調整）
実施例４で使用したマゼンタインクを使用した。
(シアンインクの調整)
実施例４で使用したシアンインクを使用した。
５種類のインクを図１及び図２に示すインクジェット記録装置のインクカセットに充填し、ＯＦＣ２１０ｇ／ｍ²（段ボールライナ／王子製紙製）及び、ＯＦＣ１７０ｇ／ｍ²（段ボールライナ／王子製紙製）上に画像を形成した。各記録ヘッドは、第一のブラックインク記録ヘッド、シアンインク記録ヘッド、マゼンタインク記録ヘッド、第二のブラックインク記録ヘッド、イエローインク記録ヘッドの順で配置されている。
（実施例６）
(第一のブラックインクの調整)
実施例４で使用した第一のブラックインクを使用した。
（第二のブラックインク調整）
実施例４で使用した第一のブラックインクを使用した。
（イエローインクの調整）
実施例５で使用したイエローインクを使用した。
（マゼンタインクの調整）
実施例４で使用したマゼンタインクを使用した。
(シアンインクの調整)
実施例４で使用したシアンインクを使用した。
５種類のインクを図１及び図２に示すインクジェット記録装置のインクカセットに充填し、ＯＦＣ２１０ｇ／ｍ²（段ボールライナー、王子製紙製）及び、ＯＦＣ１７０g/ｍ²（段ボールライナー、王子製紙製）上に画像を形成した。各記録ヘッドは、第一のブラックインク記録ヘッド、シアンインク記録ヘッド、マゼンタインク記録ヘッド、第二のブラックインク記録ヘッド、イエローインク記録ヘッドの順で配置されている。

比較例１

各色のインクは実施例１と同様のものを使用した。各記録ヘッドは、第一のブラックインク記録ヘッド、第二のブラックインク記録ヘッド、シアンインク記録ヘッド、マゼンタインク記録ヘッド、イエローインク記録ヘッドの順で配置されている。
(画像品質評価)
マクベスＲＤ９１８を用いてＢＫベタ印字部の画像濃度を測定した。
（バーコード特性））バーコード記録部を検証機（ＬＡＳＥＲＣＨＥＫ２、富士電機冷機製）により検証した。
バーコードを認識できる・・・○
バーコードを認識できない・・・×
（擦過性）
ベタ印字部を２００g/cｍ²の荷重をかけて擦り、非記録部の汚れを目視観察した。
非印字部の汚れは見られない・・・○
非印字部がわずかに汚れる・・・△
非印字部が汚れ、基材の色が見える・・・×
（耐水擦過性）
ベタ印字部に水道水を一滴滴下、その上に２００g/cｍ²の荷重をかけて擦り、非記録部の汚れを目視観察した。
非印字部の汚れは見られない・・・○
非印字部がわずかに汚れる・・・△
非印字部が汚れ、基材の色が見える・・・×
（定着性）
ベタ印字部の後の非印字部を目視観察し、拍車痕の有無で判定する。
非印字部の汚れは見られない・・・○
非印字部がわずかに汚れる・・・△
非印字部が全体的に汚れる・・・×

評価結果

本発明のインクジェット記録方法の模式図 本発明の記録装置の外観斜視図 本発明の記録装置のブロック図 本発明の他の実施例のインクジェット記録装置の外観斜視図 本発明の記録装置のブロック図 本発明の他の実施例の記録ヘッドを示す図

符号の説明

１ 段ボール
２−１，２−２，２−３，２−４，２−５ インクジェット記録ヘッド
３ 搬送ローラ
４ 搬送ベルト
５ 記録部
１１ 段ボール
１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５ フルマルチ型記録ヘッド
１３、１４ 搬送ベルト
１５、１５‘ 搬送ローラ
３３−１，３３−２，３３−３，３３−４，３３−５ インクジェット記録ヘッド
４１−１，４１−２，４１−３，４１−４，４１−５ ノズル列

Claims (20)

1. 複数のブラックインク用記録ノズルと、カラーインク用記録ノズルとを含むインクジェット記録装置において、前記複数のブラックインク用記録ノズル間に前記カラーインク用記録ノズルが配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記記録ノズルとしてフルマルチ型記録ノズルを用いた請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記カラーインク用記録ノズルがイエローインク用記録ノズル、マゼンタインク用記録ノズル、シアンインク記録ノズルを含むことを特徴とする請求項１〜２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記複数のブラックインク用記録ノズルに供給されるインクは色材として顔料を含むことを特徴とする請求項1乃至3に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記複数のブラック記録ノズルのおのおのは、カラー記録ノズルの両端に配置されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 被記録媒体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路と通信する機能を有する通信部を具備することを特徴とする請求項1〜５に記載のインクジェット記録装置
7. 前記非接触集積回路にあらかじめ格納されている情報を読み込む機能を有する情報読み込み部を具備することを特徴とする請求項１〜６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記非接触集積回路に情報を書き込む機能を有する書き込み部を具備することを特徴とする請求項1〜７に記載のインクジェット記録装置
9. 被記録媒体の種類、色指定情報、印字開始位置又は前記複数のブラック記録ノズルにより記録されるインクが印刷する印刷領域を含む制御情報を記憶するメモリと、前記制御情報に基づいて記録を実行するように制御手段とを制御することを特徴とする記録装置。
10. 複数のブラックインク用記録ノズル列と、カラーインク用記録ノズル列と、前記複数のブラックインク用記録ノズル列の間に前記カラーインク用記録ノズル列とが配置されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
11. 前記カラーインク用記録ヘッドがイエローインク用記録ノズル列、マゼンタインク用記録ノズル列、シアンインク記録ノズル列からなることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
12. 前記複数のブラック記録ノズル列は、カラー記録ノズル列の両端に配置されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
13. 少なくとも第一のブラックインクを用いて印刷する工程、第二のブラックインクを用いて印刷する工程、及びカラーインクを用いて印刷する1種類以上の工程を含むインクジェット記録方法において、第一のブラックインクを用いて印刷する工程と第二のブラックインクを用いて印刷する工程の間に、前記カラーインクを用いて印刷する工程を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
14. 前記カラーインクを用いて印刷する工程が、イエローインクを用いて印刷する工程、マゼンタインクを用いて印刷する工程又はシアンインクを用いて印刷する工程からなることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録方法。
15. 前記第二のブラックインクによる印刷工程はカラーインクを用いて印刷する工程が終了した後で実施されることを特徴とするインクジェット記録方法。
16. 前記被記録媒体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路と通信し、前記非接触集積回路にあらかじめ格納されている固有情報を読み込む第一のステップと、前記読み込んだ固有情報に基づいて印刷データを作成する第二のステップと、前記印刷データに基づいて印刷を行う第三のステップを具えることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録方法。
17. 前記被記録媒体に取り付けられたデータ記憶機能及び非接触通信機能を有する非接触集積回路と通信し、前記非接触集積回路にあらかじめ格納されている制御情報を読み込む第一のステップと、前記読み込んだ制御情報に基づいて印刷方式を制御する第二のステップを具えることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録方法。
18. 前記制御手段が第二のブラックインクの印刷領域を制御することを含むことを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット記録方法。
19. 請求項１〜１９記載のインクジェット記録装置或は、記録方法、記録ヘッドを使用して作成されたインクジェット記録物。
20. 前記被記録媒体が段ボールのライナー紙であることを特徴とする請求項１３に記載の記録方法
    
    
    
    

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