JP2015074136A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク吐出時の不具合による画像劣化を発生させることなくインクを乾燥させ、記録媒体への良好な転写を行うインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクを吐出し画像を形成するインクジェットヘッド３と、インクジェットヘッド３によって形成された画像を担持する担持体２と、担持体２の画像を構成しているインクを加熱し乾燥させる高周波誘電加熱装置６ａと、担持体２の画像を記録用紙に転写するための転写ローラ５を有し、高周波加熱によりインクは加熱され、担持体２は従来の技術よりも加熱されない。【選択図】図１

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、特に、画像を担持体で担持しインクを乾燥させてから印刷媒体に転写するインクジェット記録装置に関する。

従来から、水系のインク滴を射出するインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタが知られている。

特に低価格のインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドから紙等の記録媒体に直接インク滴を打ち込み、画像を形成する方式が主流となっている。

しかし、インクには水分が含まれているため、記録媒体に直接インク滴を打ち込む方式には以下のような問題点がある。まず、着弾したインク滴が紙の繊維に沿って流れてしまい、着弾形状が円形にならないため画像がぼけてしまうことがある。また、インク内の水分が紙繊維を膨潤させ、紙が湾曲し筒状になるカールや、画像の一部が波状になるコックリング等が起きることがある。これらは、印刷した画像の見た目を悪くするだけでなく、重ねた時に厚さムラが出たりするため、印刷物の品位を下げ、商品価値を大きく損なう。さらに、前述のような紙の変形のためにインク滴の着弾位置がずれて、画像劣化が起きる場合がある。これらの欠点を克服するため記録紙に特殊なコーティングを施す方法があるが、記録媒体のコストが高くなってしまう。上記の問題を解決するための技術が、特許文献１（特開昭６２−９２８４９号公報）及び特許文献２（特開平１−２２６３３６号公報）で開示されている。

特許文献１で開示されているインクジェット記録装置では、一旦インクジェットヘッドから担持体に画像を形成し、担持体上でインクをある程度乾燥させてから記録媒体に転写することで問題を解決している。特許文献２では、特許文献１で開示されている構成に温度センサが設けられており、担持体の温度を調整し乾燥度合いの制御を行うことができるようになっている。

特許文献１及び特許文献２で開示されているインクジェット記録装置では、インク内の水分をある程度乾燥させてから記録媒体に転写するため、前述のようなインク内の水分による問題を抑制する事ができる。

しかし、特許文献１及び特許文献２で開示されているインクジェット記録装置では、セラミックヒータ等の発熱体によりインクを担持体ごと加熱するため、担持体の温度も上昇する。そのため、輻射熱によって担持体近傍に設置されているインクジェットヘッドを温め、ヘッド内部のインクを乾燥させてしまう。これにより、インク粘度の上昇や吐出部メニスカス形状の乱れなど、正しい吐出を行うためのバランスが崩れ、不吐出や滴曲がり等の現象が起き、画像劣化に繋がり易いといった問題がある。

本発明の目的は、インク吐出時の不具合による画像劣化を発生させることなくインクを乾燥させ、記録媒体への良好な転写を行うインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出し画像を形成するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドによって形成された画像を担持する担持体と、前記担持体に担持される画像を構成するインクを加熱し乾燥させる加熱手段と、前記担持体に担持される画像を記録媒体に転写する転写手段と、を有するインクジェット記録装置であって、前記加熱手段は、高周波による加熱を行うことを特徴とする。

本発明によれば、インク吐出時の不具合による画像劣化を発生させることなくインクを乾燥させ、記録媒体への良好な転写を行うインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の側面図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の高周波誘電加熱装置の斜視図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の高周波誘電加熱装置の側面図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態２の高周波誘電加熱装置の斜視図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態２の高周波誘電加熱装置の側面図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態３の側面図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態３のマイクロ波加熱ユニットの斜視図である。 本発明のインクジェット記録装置の実施形態３のマイクロ波加熱ユニットの側面図である。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の構成＞
図１に示すように、本発明のインクジェット記録装置の実施形態１は、担持体２、インクジェットヘッド３、クリーナ４、転写ローラ５、高周波誘電加熱装置６ａ、記録紙バンク７、水分センサ８を有する。また、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のインクを示している。一般的にこの４色によりカラー画像が形成される。

担持体２が搬送される方向１００に沿って、インクジェットヘッド３、水分センサ８、高周波誘電加熱装置６ａ、転写ローラ５、クリーナ４が配置されており、一周してインクジェットヘッド３に至るようになっている。また、これらの下側に記録紙バンク７が設けられている。記録紙バンク７からは記録紙１が搬送され、転写手段である転写ローラ５によって担持体２から記録紙１に画像が転写される。

実施形態１においては、加熱手段として高周波誘電加熱装置６ａを使用する。図２及び図３は高周波誘電加熱装置６ａを示している。図２に示すように、棒状電極６１が担持体２の下側に配置されている。図３に示すように、棒状電極６１は、隣り合う電極が異極になるように構成されている。棒状電極６１には、10〜80MHzの高周波が掛けられる。すると、図３の点線で示す電気力線が担持体２へ作用し、インク等に加熱作用が起きる。この加熱作用の強さは材質に依存する。一般的に高周波中に誘電体を置くと、誘電体ロスδ（誘電損失角）、電圧E、電流Icとすると、Ic・tabδ・E分の熱が発生することが知られている。このtanδを誘電正接と呼び、この値が大きいほど強く加熱され、この値が小さいほど加熱されにくい。

表１に、周波数１MHzでの一般的な材質の誘電正接tanδの値を示す。表１が示すように、水は突出してtanδが大きいので、高周波によって加熱されやすい。即ち、インクに含まれている水分は、高周波によって加熱されやすい。これに対して、担持体２は高周波誘電加熱装置６ａから発生する高周波の周波数に対する誘電正接tanδが０．０１以下の非常に小さい材料によって形成されている。例えば、ポリイミド、ポリプロピレン、天然ゴム、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、ＰＦＡ等である。これらの材料は誘電正接tanδが非常に小さいため、高周波によって加熱されにくい。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の動作＞
図示しないインクタンクからインクジェットヘッド３にインクが供給される。インクジェットヘッド３は、小さなインク滴を吐出し、担持体２上に画像を形成する。担持体２は反時計回りに回転し、画像を形成した部分を測定手段として機能する水分センサ８近傍まで搬送し、水分センサ８はインク内の水分量を測定する。

さらに、高周波誘電加熱装置６ａの棒状電極６１近傍をインクが通過する際に、インク内の水分のみが加熱され蒸発することにより、インクが乾燥する。この時、水分センサ８で測定したインク内の水分量に応じて、加熱乾燥後のインク内の水分量が転写適正範囲となるように、高周波誘電加熱装置６ａの出力及び加熱時間を図示しない制御手段によって制御する。この時、転写適正範囲となるインク内の水分量に応じた高周波誘電加熱装置６ａの出力及び加熱時間は、実験により予め把握し、記憶しておく。

インク内の水分を測定する代わりに、インクジェットヘッド３から吐出したインクの量を計量し、吐出したインクの量に応じて高周波誘電加熱装置６ａを制御しても良い。この場合は、インクの量に応じた転写適正範囲となる高周波誘電加熱装置６ａの出力及び加熱時間を実験により予め把握し、記憶しておく。

乾燥した画像形成部分は転写ローラ５へ搬送される。ここで、記録紙バンク７から記録媒体として搬送されてきた記録紙１に、転写ローラ５でインクを転写し、記録紙１は排出される。その後、担持体の画像が形成されていた部分はクリーナ４へ搬送され、残ったインクが掻き取られ、クリーニングが行われる。

クリーニングが行われた後は、画像が形成されていた部分は再びインクジェットヘッド３の部分に搬送され、同サイクルが繰り返される。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態１の作用・効果＞
前述のように、発熱体による加熱の場合、担持体２も加熱されてしまい、担持体２に近接しているインクジェットヘッド３も温まり、吐出性能に重大に悪影響を及ぼし、画像劣化につながる可能性が非常に高くなる。基本的に担持体２は加熱してはならないので、通常の加熱方法では、画像劣化を発生させない加熱を実現することが難しかった。

一方、高周波を使用した加熱方法として、特許文献３にマイクロ波を利用したもの、特許文献４に高周波誘電加熱を利用したものが紹介されている。この加熱方式は材質による選択加熱が可能なので、インクは加熱し、像担持体は加熱しないといった構成が可能となる。

実施形態１では、担持体２の材質として、誘電正接tanδが０．０１以下という非常に小さいものを使用している。このため、高周波誘電加熱装置６ａによる加熱のプロセスにおいて、担持体２はほとんど加熱されない。また、水の誘電正接tanδは非常に大きいため、加熱されやすい。よって、担持体２の近傍に設置されたインクジェットヘッド３が温められることなくインクの加熱乾燥を行うことができ、安定した印字品質を継続できることとなる。

基本的にインク内の水分量が多いほどコックリングの度合いは大きいため、記録紙への転写前に水分をできるだけ蒸発させ、記録紙に余計な水分が移行しないようにするのが望ましい。しかし、インクを乾燥し過ぎると記録紙へのインク転写性能が落ちる。そのため、実施形態１においては、予め転写性能が落ちない限界の水分量を実験的に把握し記憶しておき、測定したインク内の水分量やインクの吐出量に応じて乾燥度合いを制御している。これによって、必要十分な加熱を行うことができ、良好な転写性能を保持し、記録紙のコックリングを減らすことができる。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態２の構成＞
実施形態２においては、実施形態１の構成と比較して、高周波誘電加熱装置６ａの構成が異なっている。図４及び図５に示すように、実施形態２では、担持体２を挟んで棒状電極６１を千鳥に配置している。この場合、図５に示すように、電気力線が最も強くなる電極間を直線で結んだ線上を担持体２が通過する。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態２の動作＞
実施形態２では実施形態１と同様に、担持体２の画像形成部分が高周波誘電加熱装置６ａを通過する際に、高周波誘電加熱装置６ａによって加熱を行い、インク内の水分を蒸発させる。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態２の作用・効果＞
図３に示すように、実施形態１においては、棒状電極の列から担持体２が離れるに従って加熱効率が非常に落ちる。これに対し、図５に示すように、実施形態２では常に電気力線が最も強い部分を担持体２が通過するため、加熱効率が良くなる。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態３の構成＞
実施形態３では、加熱手段として高周波誘電加熱装置６ａの代わりにマイクロ波による加熱装置を使用する。図６の６ｂはマイクロ波加熱ユニットを示している。図７に示すように、マイクロ波加熱ユニット６ｂは、加熱部６２、導波管６３、マイクロ波発生のためのマグネトロン６４、反射板６５により構成されている。導波管６３は、マグネトロン６４から反射板６５に至るまで複数曲がった状態で設置されている。

マイクロ波加熱ユニット６ｂには、実施形態１及び実施形態２の高周波誘電加熱装置６ａのような電極はなく、高周波発生装置であるマグネトロン６４から周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波が発生する。発生したマイクロ波を導波管６３でアプリケータ内に導き定在波を作り、その中を担持体２が通過するようになっている。これは電子レンジと同じような構成である。

しかしながら、マイクロ波によって加熱を行うと、約１２ｃｍおきに加熱ムラができる。これは、マイクロ波の周波数が２４５０ＭＨｚと非常に大きいため、波長が１２ｃｍと短く、波長による加熱のムラが顕著に現れるためである。電子レンジでもこの問題を解決するため、旧式のものは内部に回転テーブルを持ち、被加熱物を回転させる構造となっていた。実施形態３においても、加熱ムラを発生させないようにするため、下記のように構成している。

図８に示すように、導波管６３の最初の列である６３ａを担持体２が通過する時、前述のように担持体２には約１２ｃｍおきに加熱ムラができる。導波管６３のカーブに至るまでの直線部の長さを調節することで、導波管６３の列６３ｂを担持体２が通過する時には、列６３ａで加熱した場所から少しずらした位置を加熱するように構成する。列６３ｂ以降の列６３ｃ、６３ｄについても同様の調節を行い、担持体２が加熱部６２を通過し終わった時には、シート全体がムラな加熱されるように構成する。列の数は６３ａから６３ｄまでの４列としているが、４列に限らず、列の数が２以上であれば良い。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態３の動作＞
実施形態３と、実施形態１及び実施形態２との違いは、高周波誘電加熱装置６ａがマイクロ波加熱ユニット６ｂに置き換わったのみである。即ち、担持体２上の画像形成部を搬送し、マイクロ波加熱ユニット６ｂによって加熱を行い、インク内の水分を蒸発させる。

＜本発明のインクジェット記録装置の実施形態３の作用・効果＞
高周波誘電加熱による加熱と同様に、マイクロ波による加熱の場合でも、誘電正接tanδが小さい程加熱されにくい。そのため、担持体２を加熱することなく、インク内の水分のみを加熱し蒸発させることが可能であり、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

２ 担持体
３ インクジェットヘッド
５ 転写ローラ
６ａ 高周波誘電加熱装置
６ｂ マイクロ波加熱ユニット
６１ 棒状電極
６２ 加熱部
６３ 導波管
６４ マグネトロン
６５ 反射板

特開昭６２−９２８４９号公報 特開平１−２２６３３６号公報 特開平１０−１１２３８３号公報 特開２００６−２５８８３１号公報

Claims (6)

1. インクを吐出し画像を形成するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドによって形成された画像を担持する担持体と、
   前記担持体に担持される画像を構成するインクを加熱し乾燥させる加熱手段と、
   前記担持体に担持される画像を記録媒体に転写する転写手段と、
   を有するインクジェット記録装置であって、
   前記加熱手段は、高周波による加熱を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記担持体は、前記加熱手段で使用される高周波の周波数に対する誘電正接が0.01以下の材料によって形成されてい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。
3. 前記加熱手段は、高周波誘電加熱による加熱を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記加熱手段は、マイクロ波による加熱を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記担持体に担持される画像を構成するインクの水分量を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定されたインクの水分量に応じて前記加熱手段による乾燥の度合いを制御する第１の制御手段と、
   をさらに有する請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インクジェットヘッドから前記担持体へ吐出されるインクの量を計量する計量手段と、
   前記計量手段により計量されたインクの量に応じて前記加熱手段による乾燥の度合いを制御する第２の制御手段と、
   をさらに有する請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

Images