JP2008200856A

JP2008200856A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP2008200856A
Application number: JP2007035824A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shinkawa; 修新川; Yusuke Sakagami; 裕介坂上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】排紙カールをより小さいエネルギーで抑制できるようにすること。
【解決手段】印刷が行われた塗工紙９の印刷面に蒸気を吹き付けるようにした。そのため
、塗工紙９の表面に残留するインクが加熱され、インクの粘度が低下することで、インク
に含まれる水分（湿潤剤を含む）が塗工紙９の内部へ浸透し、塗工紙９の印刷面と裏面と
で水分量の差が低減し、印刷面と裏面とがインクに含まれる水分の吸収によって同程度に
膨潤することで、排紙カールを抑制することができ、例えば、塗工紙９の裏面にカール防
止液を塗布した後、塗工紙９全体を乾燥させる方法に比べ、排紙カールをより小さいエネ
ルギーで抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷媒体である塗工紙にインクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出
して印刷を行うインクジェットプリンタに関する。

従来、この種のインクジェットプリンタとしては、例えば、塗工紙（抄紙機で作られた
紙に、塗工機でカオリンクレーや炭酸カルシウム等の鉱物性顔料と澱粉やラテックス等の
接着剤等で構成される塗料とを印刷面に塗工してなる紙）が印刷媒体として用いられると
、印刷面のみがインクに含まれる水分を吸収して膨潤することで、印刷面から裏面に浸透
する水分の浸透速度が塗工紙よりも速いインクジェット用記録紙に比べ、印刷直後に塗工
紙が大きくカールする恐れがあった（排紙カール）。

そのため、このような問題点を解決するために、例えば、印刷直後に塗工紙の裏面にカ
ール防止液を塗布した後、熱源を有するヒートロールが上下に配置されたヒートロール加
熱器に塗工紙を通過させて印刷面及び裏面の両面を乾燥させることによって、排紙カール
を抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１５１７３３号公報

しかしながら、上記従来のインクジェットプリンタにあっては、塗工紙の裏面にカール
防止液を塗布して当該裏面に含まれる水分を増大させてから、塗工紙全体をヒートローラ
で乾燥させるようになっているため、塗工紙の乾燥に大きなエネルギーが必要とされ、塗
工紙の排紙カールの抑制に要するエネルギーが増大する恐れがあった。
本発明は、上記従来のインクジェットプリンタに鑑みてなされたものであり、塗工紙の
排紙カールをより小さいエネルギーで抑制できるインクジェットプリンタを提供すること
を課題とする。

上記課題を解決するために、本実施形態のインクジェットプリンタは、印刷媒体である
塗工紙にインクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出して印刷を行うインクジェッ
トプリンタであって、印刷が行われた前記塗工紙の印刷面に蒸気を吹き付ける蒸気吹付手
段を備えたことを特徴とする。
また、前記蒸気吹付手段は、印刷が行われた前記塗工紙の印刷面に圧搾空気を用いて前
記蒸気を吹き付ける圧搾空気吹付手段を備えるものでもよい。
さらに、前記蒸気吹付手段によって前記塗工紙の印刷面に吹き付けられる蒸気をクーロ
ン力を用いて前記塗工紙の裏面に吸着させる静電気吸着手段を備えるものでもよい。

また、前記蒸気吹付手段は、前記印刷に用いられるインクを凝集させる液体の蒸気を吹
き付けるものであってもよい。
このような構成によれば、蒸気によって塗工紙の表面に残留するインクが加熱され、且
つ、インクの粘度が低下することで、インクに含まれる水分（湿潤剤を含む）が塗工紙の
内部へ浸透し、塗工紙の印刷面と裏面とで水分量の差が低減し、印刷面と裏面とがインク
に含まれる水分の吸収によって同程度に膨潤することで、排紙カールを抑制することがで
き、例えば、塗工紙の裏面にカール防止液を塗布した後、塗工紙全体を乾燥させる方法に
比べ、排紙カールをより小さいエネルギーで抑制することができる。

以下、本発明のインクジェットプリンタを図面に基づいて説明する。
＜構成＞
図１は、本実施形態のラインヘッド型のインクジェットプリンタの概略構成を示す構成
図であり、図２は、インクジェットプリンタの内部構成を示すブロック図である。この図
１に示すように、インクジェットプリンタは、搬送ベルト１、給紙ユニット２、複数のイ
ンクジェットヘッド３、ロール抑制ユニット４及び排紙ユニット５を含んで構成される。

搬送ベルト１は、駆動ローラ６、従動ローラ７、及びテンションローラ８に巻回され、
駆動ローラ６に内蔵された搬送ベルトモータ（不図示）によって回転駆動され、給紙ユニ
ット２から給紙される塗工紙（印刷媒体）９をインクジェットヘッド３→ロール抑制ユニ
ット４→排紙ユニット５の順、つまり、図の右方から左方（矢印方向）に搬送する。
給紙ユニット２は、搬送ベルト１による塗工紙の搬送方向の上流側に配置され、複数の
塗工紙９を収容し、収容されている塗工紙９を搬送ベルト１に１枚ずつ給紙する。

インクジェットヘッド３は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラ
ック（Ｋ）の各色毎に塗工紙９の搬送方向にずらして搬送ベルト１の上方に配置され、搬
送ベルト１によって搬送される塗工紙９の必要箇所に当該塗工紙９の搬送方向と交差する
方向に形成された複数のノズルから必要量のインク滴（溶媒として水を用いた水系インク
）を吐出することにより、塗工紙９への印刷を行う。

なお、水系インクとしては、溶媒として水を含み、例えば、顔料又は染料の色材：約１
〜５％程度、ノズル乾燥を防ぐためのグリコール類及びピロリドン等の湿潤剤：約１０〜
４０％程度、インクの保存性や粘度を調整するための界面活性剤、防腐剤及びｐH調整剤
等：約１〜５％程度、水：残りからなるものが挙げられる。
ロール抑制ユニット４は、インクジェットヘッド３よりも塗工紙９の搬送方向の下流側
に配置され、加熱蒸気供給部１０、及び加熱蒸気回収部１１を含んで構成される。

加熱蒸気供給部１０は、図３に示すように、搬送ベルト１の上方に配置され、水槽１２
、水位センサ１３、水滴供給部１４、温度センサ１５、発熱体１６、及び容器１７を含ん
で構成される。
水槽１２は、塗工紙９に吹き付ける蒸気（加熱蒸気）を発生するための水を収容する。
水位センサ１３は、水槽１２に収容されている水の水位を検出し、その水位が予め定め
られた所定閾値以下になると利用者に水の補充を促すアラームを発する。

水滴供給部１４は、インクジェットヘッド３によって印刷が行われた塗工紙９が搬送ベ
ルト１によって加熱蒸気供給部１０の下方に搬送されると、水槽１２に収容されている水
をポンプ１８で吸い上げて当該水の水滴を容器１７に供給する。
温度センサ１５は、容器１７の底部に配置され、容器１７の温度を検出し、その検出結
果を発熱体１６に出力する。

発熱体１６は、容器１７の底部に配置され、温度センサ１５から出力される検出結果、
つまり、容器１７の温度に基づいて、水滴供給部１４によって容器１７に供給される水滴
が加熱されて蒸発し、容器１７内部に蒸気が充満するように容器１７を加熱する。
容器１７は、底部に吐出ノズル１９が形成され、水滴供給部１４によって供給される水
滴が発熱体１６によって加熱されて蒸発し、容器１７内部に蒸気が充満すると、充満した
蒸気によって当該蒸気を吐出ノズル１９から下方に放出する（搬送ベルト１によって搬送
される塗工紙９（印刷が行われた塗工紙９）の印刷面に蒸気を吹き付ける）。

加熱蒸気回収部１１は、搬送ベルト１の下方であって、加熱蒸気供給部１０の吐出ノズ
ル１９に対向する位置に配置され、吐出ノズル１９から塗工紙９に吹き付けられた蒸気を
ファン２０及びダクト２１を用いて排気する。
排紙ユニット５は、搬送ベルト１による塗工紙の搬送方向の下流側に配置され、ロール
抑制ユニット４によって蒸気を吹き付けられた塗工紙９を取得して収容する。
以上、図１の加熱蒸気供給部１０が特許請求の範囲の蒸気吹き付け手段を構成する。

＜作用・効果＞
（１）このように、本発明のインクジェットプリンタにあっては、印刷が行われた塗工
紙９の印刷面に蒸気を吹き付けるようにしたため、塗工紙９の表面に残留するインクが加
熱され、インクの粘度が低下することで、インクに含まれる水分（湿潤剤を含む）が塗工
紙９の内部へ浸透し（Lucas-Washburnの毛管浸透の基本式である下記（１）式参照）、塗
工紙９の印刷面と裏面とで水分量の差が低減し、印刷面と裏面とがインクに含まれる水分
の吸収によって同程度に膨潤することで、排紙カールを抑制することができ、例えば、塗
工紙９の裏面にカール防止液を塗布した後、塗工紙９全体を乾燥させる方法に比べ、排紙
カールをより小さいエネルギーで抑制することができる。

ｌ＝（ｒ・γ・cosθ・ｔ/（２・η））^1/2 ・・・（１）

ここで、ｌは浸透の深さ、ｒは塗工紙の毛管半径、γは液体の表面張力、ηは液体の粘
度、θは接触角、ｔは時間である。
なお、塗工紙９は、塗工層によって紙のこしが比較的強いので、インクに含まれる水分
が蒸発していくときに生じるカール（永久カール）は比較的小さい。
なお、塗工紙９の印刷面に蒸気を吹き付けるようにしたため、塗工紙９自体に熱を保持
させることができるので、蒸気は短時間吹き付けるだけでよい。

また、塗工紙９の表面に残留するインクが加熱されることによって、インクに含まれる
湿潤剤も塗工紙９内部へ溶解浸透するため、印刷面に顔料等の色材のみを残すことができ
、湿潤剤によるベタツキを抑制し、印刷面の擦過性を向上することができる。
ちなみに、単に、塗工紙９に水系のインクを用いて印刷する方法にあっては、塗工紙９
内部に浸透する水分の浸透速度がインクジェット用記録紙よりも遅いため、水分（湿潤材
を含む）が吸収されきれないインクが印刷面に長時間残留し、塗工紙９を反転させて裏面
の印刷を行うと、先に印刷した印刷面に擦れ傷が発生する。

なお、インクジェット用記録紙は、通常、シリカモノマーをシロキサン結合によって重
合して形成された非晶質シリカが印刷面に塗布されている。非晶質シリカは、空隙率が高
く細孔の多い構造となっており、非晶質シリカの比表面積は、約２００ｍ²／ｇ、つまり
、非塗工紙の普通紙の約１００倍、塗工紙９顔料の比表面積の約１０倍となっているため
インクの吸収速度が速い。
さらに、水系インクを用いて印刷を行うようにしたため、例えば、塗工紙９が短時間で
乾燥するように速乾性のインク（メチルエチルケトン等の揮発性溶剤を用いたインク）を
用いて印刷を行う方法と異なり、周囲環境を損なわずに済む。

（２）なお、本実施形態では、容器１７に充満した蒸気によって当該蒸気を吐出ノズル
１９から放出する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、図４に示すよう
に、容器１７に圧搾空気を供給可能な圧搾ポンプ２２、圧搾空気供給部２３及びバルブ２
４を設け、容器１７に圧搾空気を供給することで、容器１７に充満した蒸気を吐出ノズル
１９から吐出する（塗工紙９の印刷面に吹き付ける）ようにしてもよく、そのようにすれ
ば、塗工紙９の印刷面に蒸気をより確実に付着できる。

（３）また、本発明の実施形態として、ラインヘッド型のインクジェットプリンタに適
用する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、シリアルヘッド型のインク
ジェットプリンタに適用してもよい。

＜実施例＞
次に、本実施形態のインクジェットプリンタによる排紙カールの抑制効果及び耐擦過性
の向上効果を検証した実験結果について説明する。
図５は、顔料インクでグレー５０％のパターンを印刷した塗工紙９（サンプル１）と、
前記パターンを印刷した後に蒸気を吹き付けた塗工紙９（サンプル２）と、で塗工紙９の
印刷面及び裏面の水分率の比較結果を示すグラフである。
なお、この実験にあっては、発熱体１６の温度を約２００℃に設定して、蒸気の温度を
約６０〜８０℃程度とし、実験対象であるＡ４の塗工紙９がロール抑制ユニット４の下方
を数秒で通過するように搬送ベルト１の回転速度を設定した。

このグラフによれば、サンプル１では、塗工紙９がロール抑制ユニット４の下方を通過
してから４分経っても塗工紙９の印刷面及び裏面の水分率の差が１％以上離れているのに
対し、サンプル２では、塗工紙９がロール抑制ユニット４の下方を通過してから、つまり
、塗工紙９の印刷面に蒸気を吹き付けてから３０秒後には塗工紙９の印刷面及び裏面の水
分率の差が１％程度となり、排紙カールを抑制できることが確認できた。

図６は、（ａ）顔料インクで黒ベタ印刷を行った塗工紙９と、（ｂ）前記黒ベタ印刷を
行った後に４３℃の蒸気を吹き付けた塗工紙９と、（ｃ）前記黒ベタ印刷を行った後に８
５℃の蒸気を吹き付けた塗工紙９と、（ｄ）前記黒ベタ印刷を行った後に１０３℃の蒸気
を吹き付けた塗工紙９と、にベンコットンを載せ、ベンコットン上に１００ｇの錘を載せ
て当該ベンコットンを引いた後の印刷面の状態を示す図である。

この図によれば、（ａ）の蒸気なしの場合には、簡単にインクが剥がれて印刷面に大き
な擦れ傷ができているのに対し、（ｂ）の４３℃の蒸気を吹き付けた場合には、擦れ傷が
少し付く程度で耐擦過性が向上していることが確認でき、（ｃ）の８５℃の蒸気を吹き付
けた場合には、擦れ傷がほとんどわからず耐擦過性がより向上していることが確認でき、
（ｄ）の１０３℃の蒸気を吹き付けた場合には、擦れ傷は観察されず、印刷面に蒸気を吹
き付けることで耐擦過性を向上できることが確認できた。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
この第２実施形態は、加熱蒸気供給部１０の容器１７がＧＮＤに接地され、加熱蒸気供
給部１０によって塗工紙９の印刷面に吹き付けられる蒸気をクーロン力を用いて塗工紙９
の裏面に吸着させる静電吸着装置２５を備えている点が前記第１実施形態と異なる。
静電吸着装置２５は、図７及び図８に示すように、加熱蒸気回収部１１の上面、つまり
、搬送ベルト１の下方であって、加熱蒸気供給部１０の吐出ノズル１９に対向する位置に
配置され、ダクト２１上面の蒸気回収口２６を覆うメッシュ状通気穴が形成された電極２
７と、電極２７に電圧を印可する高圧電源２８と、を含んで構成される。

そして、静電吸着装置２５は、インクジェットヘッド３によって印刷が行われた塗工紙
９が搬送ベルト１によって加熱蒸気供給部１０の下方に搬送されると、高圧電源２８によ
って電極２７に正の電圧を印可して容器１７と電極２７との間に電位差を発生させる。
なお、その際、ダクト２１と電極２７との間は絶縁したり非導電体のダクトを用いたり
して、電極２７からダクト２１に電気が流れないようにしておく。
以上、本実施形態では、図７の静電吸着装置２５が特許請求の範囲に記載の静電吸着手
段を構成する。

＜作用・効果＞
（１）このように、本実施形態のインクジェットプリンタにあっては、容器１７と電極
２７との間の電位差によって容器１７に負の電荷が誘起され、容器１７から放出される蒸
気滴に負の電荷が誘起され、前記電位差による電界によって蒸気を塗工紙９の裏面方向に
向かわせるクーロン力が発生され、塗工紙９裏面に蒸気が付着し、塗工紙９裏側が湿潤状
態となる。そして、塗工紙９の印刷面と裏面とで水分量の差がより低減し、印刷面と裏面
とがインクに含まれる水分の吸収によって同程度に膨潤することで、排紙カールを抑制す
ることができ、例えば、塗工紙の裏面にカール防止液を塗布した後、塗工紙９全体を乾燥
させる方法に比べ、排紙カールをより小さいエネルギーで抑制できる。

なお、本実施形態では、容器１７をＧＮＤに接地する例を示したが、容器１７と電極２
７との間に電位差を発生できればよく、これに限られるものではない。例えば、蒸気滴に
誘起された負の電荷の極性と反対の正の極性の電圧を塗工紙９の裏側に印加するようにし
てもよく、また、容器１７から放出される蒸気滴に正の電荷を誘起させ、塗工紙９裏側に
極性を正の極性とする電圧を電極２７で印可するようにしてもよい。

（２）また、印刷が行われた塗工紙９の印刷面に水の蒸気を吹き付ける例を示したが、
これに限られるものではない。例えば、Ｎａ＋、ｋ＋等のイオンを含む電解質の液体の蒸
気を用いてもよく、そのようにすれば、蒸気の静電吸着しやすさを向上でき、また、顔料
に電解質の液体が付着することで、インクが凝集し、にじみを抑えることができる。
すなわち、顔料粒子は、一般に、マイナスの電荷又はプラスの電荷を帯びやすく、帯び
ている電荷による電界によってインク液内（分散剤内）に含まれる反対符号のイオン（プ
ララスイオン、マイナスイオン）を吸い寄せ、顔料粒子の周辺に吸着して、電気二重層（
シュテルン層、拡散層）を構成し、互いに反発して分散状態にある。

なお、シュテルン層は、顔料粒子の近傍に形成され、顔料粒子の電荷と反対符号のイオ
ンの濃度が高い層であり、拡散層は、顔料粒子から十分に離れたところに形成され、イン
ク液内に含まれるイオンの電荷が相殺しあって電位が中性的な層である。
ここで、顔料粒子から十分に離れて電気的に中性的な位置の電位をゼロとし、顔料粒子
が固定層と拡散層の一部とを伴って移動する電位（滑り面）をゼータ電位と定義すると、
ゼータ電位が高いほど顔料粒子間の反発力が高く安定した分散状態にあるといえ、ゼータ
電位が低いほど顔料粒子が凝集しやすい状態にあるといえる。

また、例えば、マイナスの電荷の顔料粒子の周辺には、プラスイオンが固定層を形成し
、マイナスイオンが拡散層を形成するが、プラスイオンを含む電解質が混入されることに
より、拡散層のイオンが中和され、ゼータ電位が低下する。
そのため、顔料粒子が分散されているインク液内に、ゼータ電位を低下させるプラスイ
オン又はマイナスのイオンを含む電解質の溶液が混入されると、インク液内のイオン分布
のバランスが崩れ、顔料粒子が凝集され、インクの凝集が促される。

第１実施形態のインクジェットプリンタの概略構成を示す構成図である。インクジェットプリンタの内部構成を示すブロック図である。ロール抑制ユニットを拡大して示す要部拡大図である。ロール抑制ユニットの変形例を説明するための説明図である。塗工紙の印刷面及び裏面の水分率の比較結果を示すグラフである。塗工紙の印刷面を擦った後の印刷面の状態の比較結果を示す図である。第２実施形態のインクジェットプリンタの概略構成を示す構成図である。ロール抑制ユニットを拡大して示す要部拡大図である。

符号の説明

１は搬送ベルト、２は給紙ユニット、３はインクジェットヘッド、４はロール抑制ユニッ
ト、５は排紙ユニット、６は駆動ローラ、７は従動ローラ、８はテンションローラ、９は
塗工紙、１０は加熱蒸気供給部、１１は加熱蒸気回収部、１２は水槽、１３は水位センサ
、１４は水滴供給部、１５は温度センサ、１６は発熱体、１７は容器、１８はポンプ、１
９は吐出ノズル、２０はファン、２１はダクト、２２は圧搾ポンプ、２３は圧搾空気供給
部、２４はバルブ、２５は静電吸着装置、２６は蒸気回収口、２７は電極、２８は高圧電
源

Claims

印刷媒体である塗工紙にインクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出して印刷を
行うインクジェットプリンタであって、
印刷が行われた前記塗工紙の印刷面に蒸気を吹き付ける蒸気吹付手段を備えたことを特徴
とするインクジェットプリンタ。
前記蒸気吹付手段は、印刷が行われた前記塗工紙の印刷面に圧搾空気を用いて前記蒸気
を吹き付ける圧搾空気吹付手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
トプリンタ。
前記蒸気吹付手段によって前記塗工紙の印刷面に吹き付けられる蒸気をクーロン力を用
いて前記塗工紙の裏面に吸着させる静電気吸着手段を備えたことを特徴とする請求項１又
は２に記載のインクジェットプリンタ。
前記蒸気吹付手段は、前記印刷に用いられるインクを凝集させる液体の蒸気を吹き付け
ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。