JP2007144791A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電吸着搬送手段を用いたインクジェット記録装置において、帯電したインク液滴の電荷を中和するためのイオン噴射装置のイオン電極制御方法。
【解決手段】 インクジェット記録装置において、電界中にインク液滴を吐出すると、サテライト発生時に各液滴が電荷を持つ。各液滴の電荷の極性は電界の方向により極性が決定される。各液滴の電荷を中和するためにイオン噴射装置よりイオンを噴射するが、イオン噴射装置より噴射するイオンの極性は記録ノズルの直下の電界の方向により決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置及び該装置の制御方法に関し、特に、記録媒体の幅に対応した記録素子列を備えたフルライン型のインクジェット記録ヘッドを複数有するインクジェット記録装置及び該装置の記録制御方法に関するものである。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。

プリンタの記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、ランニングコストが安い、カラー化が容易である、ノンインパクト方式であるため静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が注目されている。

また、インクジェット記録装置の中でも、記録幅に対応した記録素子（ノズル）列を備えた記録ヘッドを有し、記録媒体を搬送させつつ記録を行うフルライン型の記録装置は、記録の一層の高速化が可能であることから、広く使用されつつある。

このようなフルライン型の記録装置は、それぞれ異なった色のインクを吐出する複数の記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に配列して、各記録ヘッドから同時にインクを吐出可能とすることにより、カラー記録の際にも記録速度を低下させないように構成される。

このようなインクジェット記録措置の記録ヘッドの一実施方法として熱によるインクの発泡現象を用いるバブルジェット（登録商標）方式がある。上記手法は、吐出口からインクを液滴として吐出するためにインクを加熱発泡させ、発泡時の泡の圧力により吐出口からインク液滴を飛翔させる構造を有している。この時、インクを発泡させるエネルギーをインクに与える手段として電気−熱変換素子が用いられ、一般的に抵抗体が用いられる。インクの吐出は上述の抵抗体、抵抗体に電気を通電するための電気回路、吐出口に連通するインク流路から構成されている。一般的に吐出口は複数連続して配置されており、これらの複数の吐出口が群となった構造をノズル列と呼んでいる。これらのノズル列、電気回路、抵抗体、吐出口、インク流路は一体構造になっており、一般的にシリコン基板上に構成されている。この電気回路と吐出口、ノズルが一帯になったものをヒーターボードと呼ぶ。該ヒーターボードから、電気信号接続のために使用されるフィルム上に構成された電気回路へ、ワイヤーボンディングが施され、ヒーターボード内の電気信号と電源線を記録ヘッド外の電気回路に接続する。一方、電気回路とは別にインク吐出口にインクを供給するためのインク流路がヒーターボード内に構成されており、インク流路はベースプレートを介してインクタンクと連通している。該ベースプレートはヒーターボードとインクタンクの間のインクの流路を構成し、更に該ヒーターボードを固定するための部材である。一般的にベースプレートの部材はアルミナなどが使用され、シリコンで構成されたヒーターボードを研磨したアルミナに接着剤にて接着固定される。この時、ヒーターボードをベースプレート上に接着固定する装置がチップマウンターと呼ばれる装置で、接着剤をヒーターボードとベースプレートの接着面に塗布し、熱、圧力、紫外線等により接着を行う。

一方、記録ヘッドのヒーターボードと対向する位置に、記録媒体を吸着搬送するための静電吸着搬送ベルトが配置される。

図２はこの静電吸着搬送ベルト２の構造を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図示されたように搬送ベルト２はベースとなる誘電体フィルム層９の搬送面と反対側の面に、図２（ａ）に示す如く静電吸着手段として短冊状の電極を交互に配設した第一電極群であるくし歯電極１０、第二電極群であるくし歯電極１１を形成している。くし歯電極１１の各電極はくし歯電極１０の各電極間に設置され、すなわち搬送方向に交互に配置されている。

くし歯電極１０、１１は例えば誘電体フィルム層９の表面に厚み３５μｍ、幅８ｍｍの電極を、８ｍｍの間隔をおいて配置している。搬送ベルト２の両端には給電手段として図２（ｂ）に示す如く導電ブラシ１２が設けられている。導電ブラシ１２は基材１２ａに導電性のブラシ１２ｂを植えて構成されている。

図３は搬送ベルト２を搬送方向と直交する方向から見た正面図であり、図示されたように、導電ブラシ１２のブラシ１２ｂが搬送ベルト２のフィルム層９のくし歯電極１０、１１に接触することで給電を行っている。

このように構成したくし歯電極１０、１１に電位差を生じせしめると、静電力により吸着力を得ることができる。本実施形態においてはくし歯電極１０、１１の一方に接する導電ブラシ１２に−０．５〜−２ｋｖ程度の電圧を印加し、他方に接する導電ブラシ１２に０．５〜２ｋｖ程度の電圧を印加して所定の静電気力を得るように構成している。そして搬送ベルト２が回転するとくし歯電極１０、１１は導電ブラシ１２と摺動接触により給電を受けて静電吸着力を発生させ、シートＳＴが搬送ベルト２に吸着された状態で搬送される。

このように構成された印刷装置機構にて前述のヒーターボードよりインク液滴の吐出を行うと、特開平１１−２４５３８９に記されているように、インク液滴の分裂時にそれぞれのインク液滴が電荷を帯びた状態で分裂される。これらのインク液滴は記録媒体に到達する液滴と記録媒体に到達せず空中を浮遊する浮遊ミストの何れかになる。
特開平１１−２４５３８９号公報

通常、インク吐出を行うことにより、ヒーターボードと記録媒体の間には、インク液滴の吐出によりインク液滴の移動することによる気流がヒーターボードから記録媒体方向に発生する。この気流は、ヒーターボードと記録媒体間で渦を巻くように発生する。したがって、インク吐出により発生した浮遊ミストは上記気流により一度記録媒体近傍まで移動し、その後、渦気流に乗りヒーターボード表面に移動する。この時、一部の浮遊ミストはヒーターボードのインク吐出口近傍に付着する。このようにインク吐出口近傍に付着した浮遊ミストの量が多くなるとヒーターボード表面にインク雫となり、インク雫がインク吐出口を覆うようになると、インク吐出口から正常な」インク液滴の吐出ができなくなり、インク液滴の不吐出状態に陥る。

静電吸着搬送ベルトとヒーターボード間の電界の影響により、上述した浮遊ミストの電位は、記録ヘッドのヒーターボードの直下の静電吸着搬送ベルト内の電極と同極の電位に帯電する。したがって、浮遊ミストは静電吸着ベルトと反発する作用を受け、更に、渦気流に乗り、ヒーターボード近傍に到達する。この時点で、一部の電荷を有した浮遊ミストは電位０Ｖのヒーターボード方向に移動し、浮遊ミストの一部分はヒーターボード表面に付着する。

ヒーターボードと静電吸着搬送ベルト間の電位が０Ｖの時と比較すると、ヒーターボードと静電吸着搬送ベルト間に電界が存在する時のほうが、浮遊ミストの帯電の影響でヒーターボード表面に付着する浮遊ミストの量は多くなる。ひいては、インク雫の量も多くなり相対的にヒーターボード表面のインク吐出口に被るインク雫の量も多くなり、インク吐出不良がより多い頻度で発生する。

上述したように、浮遊ミストが電荷を帯びることによるインク液滴の吐出不良を解消する手段として、浮遊ミストの無電荷化が考えられる。浮遊しているミスとの電荷を除去することにより、ヒーターボードへの浮遊ミスト量を低減し電荷の影響を排除することが可能となる。

本解決手段は、液体を吐出する複数の記録素子からなる記録素子列と、該記録素子列に対向する位置に配置され、ベルトの内部に複数の電極部を有した無端状ベルトであるメディア搬送ベルトと、該電極部に選択的に電位を供給する電源供給部と、該記録素子列に隣接配置されたイオン噴射装置とからなるインクジェット記録装置に於いて、該記録素子列に対向する位置の電極部の電位に応じて、イオン噴射装置から噴射するイオン極性の比率を制御するイオン極性制御手段とを備えたインクジェット記録装置であり、
又、上記インクジェット記録装置に於いて、該記録素子列に対向する位置の電極部の電位は、電位の極性を判断する電位極性判断手段により判断する特徴を有し、
又、上記インクジェット記録装置に於いて、該記録素子列に対向する位置の電極部の電位は、電位の極性を決定する電位極性決定手段により決定する特徴を有し、
更に、上記イオン噴射装置は、該記録素子列の搬送方向上流に位置する特徴を有している。

本発明によれば、静電吸着搬送ベルトを使用することにより発生する記録ヘッドのヒーターボード近傍の電荷を持った浮遊ミストの電荷を中和することができ、これによりヒーターボード上でのインク雫量の増加を防止でき、ひいては、吐出不良を増加を防止できる。

（実施例１）
図１は本発明の実施形態としてのインクジェット記録装置１の概略構成を示す断面図であり、３は記録ヘッドであり、本実施形態ではブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）各色のインクを吐出する４つの記録ヘッド３１〜３４を有している。これらの記録ヘッドは後述する制御部により駆動され対応するインクのインク液滴を吐出しカラー記録を行う。

シート状の記録媒体（以下、単にシートと称する）ＳＴは、図示しない給送部から給送され、搬送ベルト２に静電吸着されて移動しつつ記録ヘッド３の下を通過する際に記録が行われる。搬送装置である静電吸着搬送ベルト２は円環状の帯部材であって駆動ローラ５、支持ローラ６、７によって張架され、回転駆動することによりシートＳＴを搬送するものである。

７１は指示ローラ７の回転軸に固定されたロータリーエンコーダーであり、ベルトの移動量を計測する用途として用いられる。

８はベルトのクリーニング機構であり、ベルト上に付着したインクを除去する。記録ヘッド３の搬送方向上流には、イオン噴射装置４０が配置され、記録ヘッド３と静電吸着搬送ベルトの間にイオンを送付する。記録ヘッド３の端部には静電吸着搬送ベルトの電位を計測するための電位計測装置４１が配置され、電位計測装置４１の計測値によりイオン噴射装置４０のイオン噴射極性と量を制御する。

図２はこの搬送ベルト２の構造を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図示されたように搬送ベルト２はベースとなる誘電体フィルム層９の搬送面と反対側の面に、図２（ａ）に示す如く静電吸着手段として短冊状の電極を交互に配設した第一電極群であるくし歯電極１０、第二電極群であるくし歯電極１１を形成している。くし歯電極１１の各電極はくし歯電極１０の各電極間に設置され、すなわち搬送方向に交互に配置されている。

くし歯電極１０、１１は例えば誘電体フィルム層９の表面に厚み３５μｍ、幅６ｍｍの電極を、９ｍｍの間隔をおいて配置している。搬送ベルト２の両端には給電手段として図２（ｂ）に示す如く導電ブラシ１２が設けられている。導電ブラシ１２は基材１２ａに導電性のブラシ１２ｂを植えて構成されている。

静電吸着搬送ベルト２の端部には、静電吸着搬送ベルトの搬送方向に直角方向に、電極１０、１１と電極間の空隙を示すマークが表記されている。電極１０の位置にはパターン４１１、電極間空隙には４１２、電極１１の位置にはパターン４１３が表記され、各パターンの濃度は低濃度、中濃度、高濃度と光学的読みわけ可能な状態となっており、光学読取装置からなる電位計測装置４１により、記録ヘッドのヒーターボード直下の電極の極性と電極の有無が判別できるように構成されている。

図３は搬送ベルト２を搬送方向と直交する方向から見た正面図であり、図示されたように、導電ブラシ１２のブラシ１２ｂが搬送ベルト２のフィルム層９のくし歯電極１０、１１に接触することで給電を行っている。又、イオン噴射装置４０は記録ヘッドの幅にわたってイオンを噴射できる構成となっており、電位計測装置４１は記録ヘッド３１の端部に配置される。

このように構成したくし歯電極１０、１１に電位差を生じせしめると、静電力により吸着力を得ることができる。本実施形態においてはくし歯電極１０、１１の一方に接する導電ブラシ１２にー０．５〜−２ｋｖ程度の電圧を印加し、他方に接する導電ブラシ１２に０．５〜２ｋｖ程度の電圧を印加して所定の静電気力を得るように構成している。そして搬送ベルト２が回転するとくし歯電極１０、１１は導電ブラシ１２と摺動接触により給電を受けて静電吸着力を発生させ、シートＳＴが搬送ベルト２に吸着された状態で搬送される。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。本図において、図１に示した要素と同一のものには、同一の符号を付してある。すなわち、３１はブラック用記録ヘッド、３２はシアン用記録ヘッド、３３はマゼンタ用記録ヘッド、３４はイエロー用記録ヘッド、５は搬送ベルト駆動ローラである。

２０は制御部であり、ＣＰＵ２１、プログラムを格納するＲＯＭ２２、制御に必要なワーク用データを保存するＲＡＭ２３、ゲートアレー２４を含んでいる。このゲートアレー２４は、搬送ベルト駆動ローラ５の駆動制御信号、記録ヘッド３への画像信号および制御信号、クリーニング部８の駆動制御信号、読み取り部４の画像信号及び制御信号、ロータリーエンコーダー７１の信号などを入出力する。２５はイメージメモリーであり、ゲートアレー２４は外部から受信した記録データを一時記憶する。また、読み取り部からの読取データを一時記憶する。

制御部２０は、電位計測装置４１の信号をゲートアレイ２４から読み出し、記録ヘッド３１の直下の電位を判断し、イオン噴射装置４０に対して電位計測装置４１から得られた記録ヘッド３１直下の電位より、イオン極性を制御してイオン噴射をする制御を行う。

イオン噴射装置４０としてコロナ放電方式を用いると、高電圧を放電芯に印加し、隣接する電極間放電によりイオンを生成する。交流高電圧を放電芯に与えると、両極性のイオンが生成可能であり、更に、印加する高電圧の印加時間によって発生するイオンの極性比率を可変にすることが可能である。図５に本実施例の場合のオゾン発生比率を示す。図２で示した電極１０の位置にはパターン４１１、電極間空隙には４１２、電極１１の位置にはパターン４１３を読み取る電位計測装置４１の読み取り値の時間変化を横軸に取り、電位計測装置４１から得られる情報によりイオン噴射装置４０で発生させるイオンの極性比率を縦軸に取ったグラフである。このように静電吸着搬送ベルト内の電極によりイオン噴射装置４１のイオン発生極性を制御し、記録ヘッド３と静電吸着搬送ベルトの間にイオンを噴射することにより帯電したミストを除電可能となる。

（実施例２）
図６に電位計測装置４１の位置をイオン噴射装置４０と同位置に配置する例を示す。インクジェット記録装置の場合、インク液滴飛翔部分にイオンを噴射する手段とは別に、記録媒体上にイオンを乗せて記録ヘッド３直下まで送付することも可能である。静電吸着搬送ベルト２が移動することにより、静電吸着ベルト近傍には、搬送速度とほぼ同等の空気流が存在している。上記空気流にイオンを乗せ、記録ヘッド３の直下にイオンを移送することができる。移送状態の模式図を図７に示す。各電極にしたがい、イオン発生比率を変化させ、各電極に適したイオンを送り、浮遊ミストの電荷を除去することが可能になる。

本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す断面図である。 図１の記録装置の搬送部の上面図及び拡大断面図である。 図１の記録装置の搬送部を搬送方向と直交する方向から見た正面図である。 図１における記録装置の制御部を示したブロック図である。 イオン発生比率の変化を示す図である。 電位計測装置の位置を変えた場合の実施例を示す図である。 記録装置の搬送部へのイオン配置を示す図である。

符号の説明

２ 静電吸着搬送ベルト
３ 記録ヘッド
５ 駆動ローラ
６ 支持ローラ
８ クリーニング機構
９ 誘電フィルム層
１０ くし歯電極
１１ くし歯電極
１２ 導電ブラシ
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ゲートアレイ
２５ イメージメモリー
４０ イオン噴射装置
４１ 電位計測装置
７１ ロータリーエンコーダー
４１２ 電極間空隙
４１３ パターン

Claims (3)

1. 液体を吐出する複数の記録素子からなる記録素子列と、該記録素子列に対向する位置に配置され、ベルトの内部に複数の電極部を有した無端状ベルトであるメディア搬送ベルトと、該電極部に選択的に電位を供給する電源供給部と、該記録素子列に隣接配置されたイオン噴射装置とからなるインクジェット記録装置に於いて、該記録素子列に対向する位置の電極部の電位に応じて、イオン噴射装置から噴射するイオン極性の比率を制御するイオン極性制御手段とを備えたインクジェット記録装置。
2. 上記インクジェット記録装置に於いて、該記録素子列に対向する位置の電極部の電位は、電位の極性を判断する電位極性判断手段により判断することを特徴とする請求項１インクジェット記録装置。
3. 上記イオン噴射装置は、該記録素子列の搬送方向上流に位置することを特徴とする請求項１から２のインクジェット記録装置。

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