JP3735885B2 - プリンタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置に関する。詳しくは、希釈液中に非水溶性樹脂の水分散媒体を含有させることにより、インクの定着性，吐出安定性を向上し、画像の滲みの発生を抑えるプリンタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特にオフィス等においてデスクトップパブリッシングと称されるコンピュータを使用した文書作成が盛んに行われるようになってきており、最近では文字や図形だけでなく、写真様のカラーの自然画像を文字，図形とともに出力するといった要求も増加してきている。そして、これに伴い、高品位な自然画像をプリントすることが要求され、中間調の再現が重要となってきている。
【０００３】
また、記録信号に応じて印刷時に必要な時だけインク液滴をノズルより吐出して紙，フィルム等の記録媒体に記録する、いわゆるオンデマンド型のプリンタ装置は、小型化，低コスト化が可能なため、近年急速に普及しつつある。
【０００４】
このように、インク液滴を吐出する方法としては、様々な方法が提案されているが、ピエゾ素子を用いる方法または発熱素子を用いる方法が一般的である。前者はピエゾ素子の変形によりインクに圧力を加えて吐出させる方法である。後者は、発熱素子によりインクを加熱沸騰させて発生する泡の圧力でインクを吐出させる方法である。
【０００５】
そして、上記のような中間調を上述のインク液滴を吐出するオンデマンド型のプリンタ装置で再現する方法としては、様々な方法が提案されている。すなわち、第１の方法としてはピエゾ素子或いは発熱素子に与える電圧パルスの電圧やパルス幅を変化させて吐出する液滴サイズを制御し、印刷ドットの径を可変として階調を表現するものが挙げられる。なお、このとき、上記オンデマンド型のプリンタ装置においては、上記電圧パルスの１パルスに対して１液滴の吐出が行われる。
【０００６】
しかし、上記第１の方法においては、ピエゾ素子或いは発熱素子に与える電圧やパルス幅を下げすぎるとインクが吐出しなくなるため最小液滴径に限界があり、表現可能な階調段数が少なく、特に低濃度の表現が非常に困難であるという欠点を有している。従って、自然画像のプリントアウトには不満足なものである。
【０００７】
また、第２の方法としては、ドット径は変化させずに１画素を例えば４×４のドットよりなるマトリクスで構成し、このマトリクス単位でいわゆるディザ法を用いて階調表現を行う方法が挙げられる。
【０００８】
この第２の方法においても、１画素を４×４のマトリクスで構成した場合、１７階調の濃度を表現することができるが、例えば上記第１の方法と同じドット密度で印刷した場合には解像度が１／４に劣化してしまい、荒さが目立つため、これも自然画像のプリントアウトには不満足なものである。
【０００９】
そこで、本発明者等は、インクを吐出する際にインクと希釈液を混合することにより、吐出されるインク液滴の濃度を変化させ、印刷されるドットの濃度を制御することを可能にし、解像度の劣化を発生させることなく自然画像をプリントアウトするプリンタ装置を提案してきた。なお、上記のようなプリンタ装置においては、希釈液として水や界面活性剤を添加した水を使用している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上が要求されており、上述の希釈液として水や界面活性剤を添加した水を使用するプリンタ装置では上記要求への対応が困難となってきている。
【００１１】
特に、希釈液として界面活性剤を添加した水等を使用した場合においては、印画紙等の記録媒体への浸透性は良好でありインクの定着性は確保されるものの、普通紙上において不定形または不規則な滲みを形成することがあり、画像の品質を損なってしまうことがあった。
【００１２】
そこで本発明は、従来の実情に鑑みて提案されたものであり、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上を可能とするプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明者等が鋭意検討を進めた結果、希釈液として、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを使用しても、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上が可能であることを見い出した。
【００１４】
すなわち、本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、上記希釈液が水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本発明のプリンタ装置においては、分散媒体が界面活性剤を含有することが好ましい。
【００１６】
さらにまた、本発明のプリンタ装置においては、希釈液中の非水溶性樹脂として、活性ＯＨ基を有する樹脂を含有することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のプリンタ装置においては、水と非水溶性樹脂の分散媒体を含む希釈液中に該希釈液中において不活性な架橋剤を含有していても良い。
【００１８】
そして、上記架橋剤はジアルデヒド若しくはその誘導体或いは反応基が保護されたイソシアネート誘導体であることが好ましい。
【００１９】
さらにまた、本発明のプリンタ装置においては、インクが油性染料であってもよい。
【００２０】
【作用】
本発明に係るプリンタ装置において、上記希釈液が、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものとすれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされる。
【００２１】
このとき、非水溶性樹脂中に活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００２２】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について実験結果に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、本実施例のプリンタ装置について説明する。なお、本実施例のプリンタ装置は、いわゆるオンデマンド型のプリンタ装置であり、インクを定量側に、希釈液を吐出側に設け、これらを混合した混合液を記録紙等に吐出する、いわゆるキャリアジェット式プリンタ装置である。そして、本実施例においては、インク或いは希釈液の定量手段としてピエゾ素子のような圧力素子を用いた例について述べる。
【００２５】
本実施例のプリンタ装置は、図１に示すようにノズルを有するオリフィスプレート１とこれに接続され、内部に第１の液体２が充填される第１の液体収容容器４及び内部に第２の液体３が充填される第２の液体収容容器５により構成される。
【００２６】
上記オリフィスプレート１は、図２に示すように、第１のプレート１１と、第２のプレート１２と、第３のプレート１３とからなり、この第３のプレート１３を厚み方向より第１のプレート１１と第２のプレート１２によって挟み込んで積層した、いわゆる積層プレートとして形成されている。
【００２７】
そして、第１のプレート１１、言い換えれば積層プレートの一方の面１ａには、第１，２の供給口２１，２２が設けられ、第２のプレート１２、言い換えれば積層プレートの他方の面１ｂには、上記第１，２の供給口２１，２２から供給される２種の液体を混合した混合液を吐出するノズル２３が形成されている。
【００２８】
さらに第３のプレート１３は、第１のプレート１１と第２のプレート１２の間に設けられている。この第３のプレート１３は、ドライフィルムレジストからなり、プレートの内面方向に流路２４を有している。かかる流路２４は、第１，２の供給口２１，２２と接続されると共に、ノズル２３とも接続するようになされている。
【００２９】
なお、上記第１，２の供給口２１，２２は、図３にオリフィスプレートの第１，２の供給口２１，２２が設けられる面１ａとは反対側の面１ｂから見た平面図に示すように、円形の貫通孔として、第１のプレート１１に形成されている。なお、かかる第１，２の供給口２１，２２は、必ずしも円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは矩形形状であってもかまわない。
【００３０】
またノズル２３は、第１の供給口２１と相対向する位置に設けられ、第１の供給口２１の開口径よりも大きな開口径を有した円形の貫通孔として形成されている。なお、ノズル２３は、上記のように第１の供給口２１の開口径よりも大きな開口径とすることが望ましいが、該第１の供給口２１の開口径と同じであってもよい。また、ノズル２３は、第１，２の供給口２１，２２と同じく円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは矩形形状であってもかまわない。
【００３１】
さらに流路２４は、図３中に示すように、ノズル２３と対向しない第２の供給口２２よりノズル２３へ向かって次第にその幅が狭まるようなテーパー形状とされている。なお、流路２４は、ストレート形状であってもかまわない。
【００３２】
次に、上記オリフィスプレート１と接続される第１，２の液体収容容器４，５について述べる。
【００３３】
上記第１の液体収容容器４は図１中に示すように、内部に略箱状の空洞部６を有する容器であり、空洞部６の上面に当たる開口６ａが上記オリフィスプレート１の第１の供給口２１に接続されている。また第２の液体収容容器５も同様に内部に略箱状の空洞部７を有する容器であり、空洞部７の上面に当たる開口７ａが第２の供給口２２に接続されている。
【００３４】
また、上記第１の液体収容容器４の空洞部６の開口６ａに対向する底面６ｂ側には該空洞部６と接続され、外部とも接続される貫通孔８が設けられ、第２の液体収容容器５の空洞部７の開口７ａに対向する底面７ｂ側にも該空洞部７と接続され、外部とも接続される貫通孔９が設けられている。
【００３５】
従って、本実施例のプリンタ装置においては、貫通孔８，空洞部６，第１の供給口２１が接続され第１の溶液２として希釈液が充填される貫通孔が形成されることとなる。一方、貫通孔９，空洞部７，第２の供給口２２，流路２４も接続され第２の溶液３としてインクが充填される貫通孔が形成されることとなる。
【００３６】
そして、上記第１，２の液体収容容器４，５には、ピエゾ素子等の如き圧電素子３１，３２がそれぞれ設けられる。かかる圧電素子３１，３２は、この圧電素子３１，３２に供給される信号により変形し、その変形時における圧力により液体収容容器４，５内の圧力をそれぞれ変化させるものである。
【００３７】
この圧電素子３１，３２を用いた本実施例のプリンタ装置においては、圧電素子３１，３２に与える電圧パルスを調節することにより、混合液に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を調節することができる。
【００３８】
従って、上記プリンタ装置により印刷を行う場合には、先ず、図１中に示すように、第２の供給口２２から供給されるインクである第２の溶液３を毛細管現象により流路２４に充填して流路２４の先端部２４ａに第２のメニスカスＭ2 を形成し、第１の供給口２１から供給される希釈液である第１の溶液２による第１のメニスカスＭ1 を毛細管現象により第１の供給口２１の先端部２１ａに形成する。
【００３９】
次に、第２の液体３が充填される第２の液体収容容器５に設けられるピエゾ素子３２に電圧パルスを与えて該第２の液体収容容器５に圧力を加え、空洞部７の圧力を高めると共に流路２４内の圧力Ｐ２を上昇させる。その結果、図４に示すように、第２の液体３の第２のメニスカスＭ2 は、混合室となるノズル２３側へと移動し、第２の液体３がノズル２３内へと押し出される。なお、このとき、第２の液体３の押し出される量は、ピエゾ素子３２により第２の液体収容容器５に与えられる圧力の大きさによって制御され、ピエゾ素子３２に供給される電圧パルスの電圧値またはパルス幅によって制御されることとなる。
【００４０】
そして、圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間を調整することにより、第２のメニスカスＭ2 は、図５に示すように、第１の液体２の第１のメニスカスＭ1 とノズル２３内において接触することとなる。その結果、ノズル２３内において、第１の液体２と第２の液体３が混合した混合液１０が生成されることとなる。
【００４１】
次に、第２の液体収容容器５に設けられるピエゾ素子３２へ供給する電圧パルスをもとの値に戻す。すると、流路２４内の第２の液体３の圧力上昇が存在しない場合においては、第２の液体３の第２のメニスカスＭ2 は、第１の液体２の第１のメニスカスＭ1 と接触しない位置に存在することが安定であるので、図６に示すように、流路２４側に後退し、第１の液体２と分離され、最終的には流路２４の先端部２４ａに形成される。そして、図７に示すように、ノズル２３内部においては、中間濃度を有した混合液１０が形成される。
【００４２】
なお、ここで、第２の液体３の圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわち、ピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅をさらに増加させることにより、混合液１０に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を上昇させることができる。つまり、生成される混合液１０の混合比（インク濃度）は、圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわちピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅により調節される。
【００４３】
次に、第１の液体２が充填される第１の液体収容容器４に設けられるピエゾ素子３１に電圧パルスを与えて第１の液体収容容器４に圧力を加え、空洞部６の圧力を高めると共に第１の供給口２１内の圧力Ｐ１を上昇させる。すると、混合液１０がノズル２３側へ向かって移動することとなる。ここで、第１の供給口２１内の圧力Ｐ１、言い替えれば第１の液体２の圧力を増大すると、混合液１０は、図８に示すように、ノズル２３より大気中に吐出され、このノズル２３と対向して設けられる記録媒体である記録紙（図示は省略する。）に付着する。この一方、第１の液体２が供給される第１の供給口２１には、新たな第１のメニスカスＭ1 が生成されることとなる。なお、このとき、上記プリンタ装置においては、圧力を加える圧力パルスとなる電圧パルスの１パルスに対して混合液の１液滴が吐出される。
【００４４】
なお、上述のプリンタ装置における一連の動作は一例であり、各動作のタイミングや状態、例えば混合液の形状、充填動作等は供給口やノズルの大きさ等の構造的要素、インクや希釈液の粘性や表面張力等の物理的要素、吐出周波数等の動作条件によって変化する。
【００４５】
上記プリンタ装置においては、インクとした第２の液体３の圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわち、ピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅を調節することにより、混合液１０に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を調節することができ階調表現が可能となる。
【００４６】
なお、ここでは、インク或いは希釈液の定量にピエゾ素子を使用したプリンタ装置の例について述べたが、本発明はインク或いは希釈液の定量に発熱素子を使用したプリンタ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００４７】
次に、様々な希釈液を使用し、上記プリンタ装置を用いて画像記録を行い、画像の特性を調査した。
【００４８】
実験例１
本実験例においては、希釈液として非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを使用して画像を形成した場合の画像のインク定着性，滲みの発生、吐出時の吐出安定性を調査した。
【００４９】
先ず、希釈液の製造を行った。すなわち、非水溶性有機溶剤である脂肪酸トリグリセリド（理研ビタミン社製、商品名：リケマール）１００部を用意し、これを実施サンプル１とした。
【００５０】
次に、非水溶性樹脂であり、活性ＯＨ基を有するブチラール（積水化学社製、商品名：ＫＸ−５）１部，水６０部，ノニオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、商品名：ＰＥＧ３００）２部をホモジナイザーを用いて１０時間攪拌して分散媒体を製造し、これを実施サンプル２とした。
【００５１】
さらに、実施サンプル２とした分散媒体１００部に架橋剤であるグリオキザールの４０重量％水溶液を１部と１ＮのＨＣｌ水溶液１部を添加したものを実施サンプル３とした。
【００５２】
また、分散媒体として市販のポリウレタン水分散体（第一工業製薬社製、商品名：スーパーフレックス１１０）６０部に架橋剤としてブロックイソシアネート（第一工業製薬社製、商品名：エラストロンＢＮ−１１）を９部添加したものを実施サンプル４として用意した。
【００５３】
さらにまた、分散媒体として市販のポリエステル分散体（東洋紡社製、商品名：バイロナールＭＤ−１２００）１００部を用意して実施サンプル５とした。
【００５４】
また、本実験例において、比較のために水のみの希釈液を比較サンプルとして用意した。
【００５５】
次にインクを用意した。すなわち、ＣＩＮ ベーシックブルー３をラウリル硫酸ソーダにて造塩して油性染料を製造し、これを１０部とアセトン９０部を混合させ、インクサンプル３とした。
【００５６】
そして、実施サンプル１〜５及び比較サンプルのそれぞれを希釈液として使用し、インクとしてインクサンプル３を使用して実験例１と同様に画像形成を行い、上述のプリンタ装置を用いて画像の形成を行い、画像のインク定着性，滲みの発生，吐出時の吐出安定性を調査し、総合評価も行った。なお、ここでは、インクの色はシアンのみとなる。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１の結果から、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有する実施サンプル１〜５の希釈液を使用すれば、従来の水のみで構成される比較サンプルの希釈液を使用した場合よりも各特性の良好な画像が形成され、吐出時の吐出安定性も良好となることが確認された。なお、表１中に示すように、実施サンプルの希釈液と比較サンプルの希釈液が同様の結果を示している部分があるが、実施サンプルの希釈液の方が実用的であることが確認されている。
【００５９】
また、表１の結果から、実施サンプル１のように非水溶性有機溶剤のみからなるもの、実施サンプル２，５のように分散媒体のみからなる希釈液においては、インク定着性や滲みの発生が実用上問題はないものの、若干不足ぎみであることが確認された。
【００６０】
これに比べ、実施サンプル３，４のように、架橋剤が添加されている希釈液においては、画像上で架橋が行われることから、インクの定着性がさらに高まり、滲みの発生がさらに抑えられ、耐久性がさらに向上された画像が形成されることが確認された。なお、インク定着性は、耐擦過性も示しており、上記結果から架橋により耐擦過性も向上していることが確認された。
【００６１】
従って、本実施例のプリンタ装置において、希釈液として非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを用いれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされ、高品位な画像が形成される。
【００６２】
なお、このとき、上記非水溶性樹脂中に活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００６３】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【００６４】
さらに、上記実験例で述べた実施サンプルに紫外線吸収剤或いは蛍光増白剤を含有させた希釈液を使用しても同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、上記希釈液を少なくとも水溶性有機溶剤を含有するものとしている。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、希釈液が、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものとすれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされ、高品位な画像の形成が可能となる。
【００６７】
このとき、非水溶性樹脂として活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００６８】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したプリンタ装置を示す要部概略断面図である。
【図２】 本発明を適用したプリンタ装置のオリフィスプレートを拡大して示す要部概略断面図である。
【図３】 本発明を適用したプリンタ装置のオリフィスプレートを拡大して示す要部概略平面図である。
【図４】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、オリフィスプレートにメニスカスが形成されている状態を模式的に示す断面図である。
【図５】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、第２のメニスカスが第１のメニスカスに接触した状態を模式的に示す断面図である。
【図６】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、第２のメニスカスが後退して第１の液体と分離された状態を模式的に示す断面図である。
【図７】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、ノズル内部に混合液が形成された状態を模式的に示す断面図である。
【図８】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、混合液が吐出された状態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ オリフィスプレート
２ 第１の液体
３ 第２の液体
４ 第１の液体収容容器
５ 第２の液体収容容器
１０ 混合液
２１ 第１の供給孔
２２ 第２の供給孔
２３ ノズル
２４ 流路
３１，３２ ピエゾ素子
【産業上の利用分野】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置に関する。詳しくは、希釈液中に非水溶性樹脂の水分散媒体を含有させることにより、インクの定着性，吐出安定性を向上し、画像の滲みの発生を抑えるプリンタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特にオフィス等においてデスクトップパブリッシングと称されるコンピュータを使用した文書作成が盛んに行われるようになってきており、最近では文字や図形だけでなく、写真様のカラーの自然画像を文字，図形とともに出力するといった要求も増加してきている。そして、これに伴い、高品位な自然画像をプリントすることが要求され、中間調の再現が重要となってきている。
【０００３】
また、記録信号に応じて印刷時に必要な時だけインク液滴をノズルより吐出して紙，フィルム等の記録媒体に記録する、いわゆるオンデマンド型のプリンタ装置は、小型化，低コスト化が可能なため、近年急速に普及しつつある。
【０００４】
このように、インク液滴を吐出する方法としては、様々な方法が提案されているが、ピエゾ素子を用いる方法または発熱素子を用いる方法が一般的である。前者はピエゾ素子の変形によりインクに圧力を加えて吐出させる方法である。後者は、発熱素子によりインクを加熱沸騰させて発生する泡の圧力でインクを吐出させる方法である。
【０００５】
そして、上記のような中間調を上述のインク液滴を吐出するオンデマンド型のプリンタ装置で再現する方法としては、様々な方法が提案されている。すなわち、第１の方法としてはピエゾ素子或いは発熱素子に与える電圧パルスの電圧やパルス幅を変化させて吐出する液滴サイズを制御し、印刷ドットの径を可変として階調を表現するものが挙げられる。なお、このとき、上記オンデマンド型のプリンタ装置においては、上記電圧パルスの１パルスに対して１液滴の吐出が行われる。
【０００６】
しかし、上記第１の方法においては、ピエゾ素子或いは発熱素子に与える電圧やパルス幅を下げすぎるとインクが吐出しなくなるため最小液滴径に限界があり、表現可能な階調段数が少なく、特に低濃度の表現が非常に困難であるという欠点を有している。従って、自然画像のプリントアウトには不満足なものである。
【０００７】
また、第２の方法としては、ドット径は変化させずに１画素を例えば４×４のドットよりなるマトリクスで構成し、このマトリクス単位でいわゆるディザ法を用いて階調表現を行う方法が挙げられる。
【０００８】
この第２の方法においても、１画素を４×４のマトリクスで構成した場合、１７階調の濃度を表現することができるが、例えば上記第１の方法と同じドット密度で印刷した場合には解像度が１／４に劣化してしまい、荒さが目立つため、これも自然画像のプリントアウトには不満足なものである。
【０００９】
そこで、本発明者等は、インクを吐出する際にインクと希釈液を混合することにより、吐出されるインク液滴の濃度を変化させ、印刷されるドットの濃度を制御することを可能にし、解像度の劣化を発生させることなく自然画像をプリントアウトするプリンタ装置を提案してきた。なお、上記のようなプリンタ装置においては、希釈液として水や界面活性剤を添加した水を使用している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上が要求されており、上述の希釈液として水や界面活性剤を添加した水を使用するプリンタ装置では上記要求への対応が困難となってきている。
【００１１】
特に、希釈液として界面活性剤を添加した水等を使用した場合においては、印画紙等の記録媒体への浸透性は良好でありインクの定着性は確保されるものの、普通紙上において不定形または不規則な滲みを形成することがあり、画像の品質を損なってしまうことがあった。
【００１２】
そこで本発明は、従来の実情に鑑みて提案されたものであり、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上を可能とするプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明者等が鋭意検討を進めた結果、希釈液として、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを使用しても、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の更なる向上が可能であることを見い出した。
【００１４】
すなわち、本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、上記希釈液が水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本発明のプリンタ装置においては、分散媒体が界面活性剤を含有することが好ましい。
【００１６】
さらにまた、本発明のプリンタ装置においては、希釈液中の非水溶性樹脂として、活性ＯＨ基を有する樹脂を含有することが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のプリンタ装置においては、水と非水溶性樹脂の分散媒体を含む希釈液中に該希釈液中において不活性な架橋剤を含有していても良い。
【００１８】
そして、上記架橋剤はジアルデヒド若しくはその誘導体或いは反応基が保護されたイソシアネート誘導体であることが好ましい。
【００１９】
さらにまた、本発明のプリンタ装置においては、インクが油性染料であってもよい。
【００２０】
【作用】
本発明に係るプリンタ装置において、上記希釈液が、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものとすれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされる。
【００２１】
このとき、非水溶性樹脂中に活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００２２】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について実験結果に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、本実施例のプリンタ装置について説明する。なお、本実施例のプリンタ装置は、いわゆるオンデマンド型のプリンタ装置であり、インクを定量側に、希釈液を吐出側に設け、これらを混合した混合液を記録紙等に吐出する、いわゆるキャリアジェット式プリンタ装置である。そして、本実施例においては、インク或いは希釈液の定量手段としてピエゾ素子のような圧力素子を用いた例について述べる。
【００２５】
本実施例のプリンタ装置は、図１に示すようにノズルを有するオリフィスプレート１とこれに接続され、内部に第１の液体２が充填される第１の液体収容容器４及び内部に第２の液体３が充填される第２の液体収容容器５により構成される。
【００２６】
上記オリフィスプレート１は、図２に示すように、第１のプレート１１と、第２のプレート１２と、第３のプレート１３とからなり、この第３のプレート１３を厚み方向より第１のプレート１１と第２のプレート１２によって挟み込んで積層した、いわゆる積層プレートとして形成されている。
【００２７】
そして、第１のプレート１１、言い換えれば積層プレートの一方の面１ａには、第１，２の供給口２１，２２が設けられ、第２のプレート１２、言い換えれば積層プレートの他方の面１ｂには、上記第１，２の供給口２１，２２から供給される２種の液体を混合した混合液を吐出するノズル２３が形成されている。
【００２８】
さらに第３のプレート１３は、第１のプレート１１と第２のプレート１２の間に設けられている。この第３のプレート１３は、ドライフィルムレジストからなり、プレートの内面方向に流路２４を有している。かかる流路２４は、第１，２の供給口２１，２２と接続されると共に、ノズル２３とも接続するようになされている。
【００２９】
なお、上記第１，２の供給口２１，２２は、図３にオリフィスプレートの第１，２の供給口２１，２２が設けられる面１ａとは反対側の面１ｂから見た平面図に示すように、円形の貫通孔として、第１のプレート１１に形成されている。なお、かかる第１，２の供給口２１，２２は、必ずしも円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは矩形形状であってもかまわない。
【００３０】
またノズル２３は、第１の供給口２１と相対向する位置に設けられ、第１の供給口２１の開口径よりも大きな開口径を有した円形の貫通孔として形成されている。なお、ノズル２３は、上記のように第１の供給口２１の開口径よりも大きな開口径とすることが望ましいが、該第１の供給口２１の開口径と同じであってもよい。また、ノズル２３は、第１，２の供給口２１，２２と同じく円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは矩形形状であってもかまわない。
【００３１】
さらに流路２４は、図３中に示すように、ノズル２３と対向しない第２の供給口２２よりノズル２３へ向かって次第にその幅が狭まるようなテーパー形状とされている。なお、流路２４は、ストレート形状であってもかまわない。
【００３２】
次に、上記オリフィスプレート１と接続される第１，２の液体収容容器４，５について述べる。
【００３３】
上記第１の液体収容容器４は図１中に示すように、内部に略箱状の空洞部６を有する容器であり、空洞部６の上面に当たる開口６ａが上記オリフィスプレート１の第１の供給口２１に接続されている。また第２の液体収容容器５も同様に内部に略箱状の空洞部７を有する容器であり、空洞部７の上面に当たる開口７ａが第２の供給口２２に接続されている。
【００３４】
また、上記第１の液体収容容器４の空洞部６の開口６ａに対向する底面６ｂ側には該空洞部６と接続され、外部とも接続される貫通孔８が設けられ、第２の液体収容容器５の空洞部７の開口７ａに対向する底面７ｂ側にも該空洞部７と接続され、外部とも接続される貫通孔９が設けられている。
【００３５】
従って、本実施例のプリンタ装置においては、貫通孔８，空洞部６，第１の供給口２１が接続され第１の溶液２として希釈液が充填される貫通孔が形成されることとなる。一方、貫通孔９，空洞部７，第２の供給口２２，流路２４も接続され第２の溶液３としてインクが充填される貫通孔が形成されることとなる。
【００３６】
そして、上記第１，２の液体収容容器４，５には、ピエゾ素子等の如き圧電素子３１，３２がそれぞれ設けられる。かかる圧電素子３１，３２は、この圧電素子３１，３２に供給される信号により変形し、その変形時における圧力により液体収容容器４，５内の圧力をそれぞれ変化させるものである。
【００３７】
この圧電素子３１，３２を用いた本実施例のプリンタ装置においては、圧電素子３１，３２に与える電圧パルスを調節することにより、混合液に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を調節することができる。
【００３８】
従って、上記プリンタ装置により印刷を行う場合には、先ず、図１中に示すように、第２の供給口２２から供給されるインクである第２の溶液３を毛細管現象により流路２４に充填して流路２４の先端部２４ａに第２のメニスカスＭ2 を形成し、第１の供給口２１から供給される希釈液である第１の溶液２による第１のメニスカスＭ1 を毛細管現象により第１の供給口２１の先端部２１ａに形成する。
【００３９】
次に、第２の液体３が充填される第２の液体収容容器５に設けられるピエゾ素子３２に電圧パルスを与えて該第２の液体収容容器５に圧力を加え、空洞部７の圧力を高めると共に流路２４内の圧力Ｐ２を上昇させる。その結果、図４に示すように、第２の液体３の第２のメニスカスＭ2 は、混合室となるノズル２３側へと移動し、第２の液体３がノズル２３内へと押し出される。なお、このとき、第２の液体３の押し出される量は、ピエゾ素子３２により第２の液体収容容器５に与えられる圧力の大きさによって制御され、ピエゾ素子３２に供給される電圧パルスの電圧値またはパルス幅によって制御されることとなる。
【００４０】
そして、圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間を調整することにより、第２のメニスカスＭ2 は、図５に示すように、第１の液体２の第１のメニスカスＭ1 とノズル２３内において接触することとなる。その結果、ノズル２３内において、第１の液体２と第２の液体３が混合した混合液１０が生成されることとなる。
【００４１】
次に、第２の液体収容容器５に設けられるピエゾ素子３２へ供給する電圧パルスをもとの値に戻す。すると、流路２４内の第２の液体３の圧力上昇が存在しない場合においては、第２の液体３の第２のメニスカスＭ2 は、第１の液体２の第１のメニスカスＭ1 と接触しない位置に存在することが安定であるので、図６に示すように、流路２４側に後退し、第１の液体２と分離され、最終的には流路２４の先端部２４ａに形成される。そして、図７に示すように、ノズル２３内部においては、中間濃度を有した混合液１０が形成される。
【００４２】
なお、ここで、第２の液体３の圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわち、ピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅をさらに増加させることにより、混合液１０に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を上昇させることができる。つまり、生成される混合液１０の混合比（インク濃度）は、圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわちピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅により調節される。
【００４３】
次に、第１の液体２が充填される第１の液体収容容器４に設けられるピエゾ素子３１に電圧パルスを与えて第１の液体収容容器４に圧力を加え、空洞部６の圧力を高めると共に第１の供給口２１内の圧力Ｐ１を上昇させる。すると、混合液１０がノズル２３側へ向かって移動することとなる。ここで、第１の供給口２１内の圧力Ｐ１、言い替えれば第１の液体２の圧力を増大すると、混合液１０は、図８に示すように、ノズル２３より大気中に吐出され、このノズル２３と対向して設けられる記録媒体である記録紙（図示は省略する。）に付着する。この一方、第１の液体２が供給される第１の供給口２１には、新たな第１のメニスカスＭ1 が生成されることとなる。なお、このとき、上記プリンタ装置においては、圧力を加える圧力パルスとなる電圧パルスの１パルスに対して混合液の１液滴が吐出される。
【００４４】
なお、上述のプリンタ装置における一連の動作は一例であり、各動作のタイミングや状態、例えば混合液の形状、充填動作等は供給口やノズルの大きさ等の構造的要素、インクや希釈液の粘性や表面張力等の物理的要素、吐出周波数等の動作条件によって変化する。
【００４５】
上記プリンタ装置においては、インクとした第２の液体３の圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわち、ピエゾ素子３２に与える電圧パルスの電圧値或いはパルス幅を調節することにより、混合液１０に含まれる第２の液体３の混合比率、すなわちインク濃度を調節することができ階調表現が可能となる。
【００４６】
なお、ここでは、インク或いは希釈液の定量にピエゾ素子を使用したプリンタ装置の例について述べたが、本発明はインク或いは希釈液の定量に発熱素子を使用したプリンタ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００４７】
次に、様々な希釈液を使用し、上記プリンタ装置を用いて画像記録を行い、画像の特性を調査した。
【００４８】
実験例１
本実験例においては、希釈液として非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを使用して画像を形成した場合の画像のインク定着性，滲みの発生、吐出時の吐出安定性を調査した。
【００４９】
先ず、希釈液の製造を行った。すなわち、非水溶性有機溶剤である脂肪酸トリグリセリド（理研ビタミン社製、商品名：リケマール）１００部を用意し、これを実施サンプル１とした。
【００５０】
次に、非水溶性樹脂であり、活性ＯＨ基を有するブチラール（積水化学社製、商品名：ＫＸ−５）１部，水６０部，ノニオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、商品名：ＰＥＧ３００）２部をホモジナイザーを用いて１０時間攪拌して分散媒体を製造し、これを実施サンプル２とした。
【００５１】
さらに、実施サンプル２とした分散媒体１００部に架橋剤であるグリオキザールの４０重量％水溶液を１部と１ＮのＨＣｌ水溶液１部を添加したものを実施サンプル３とした。
【００５２】
また、分散媒体として市販のポリウレタン水分散体（第一工業製薬社製、商品名：スーパーフレックス１１０）６０部に架橋剤としてブロックイソシアネート（第一工業製薬社製、商品名：エラストロンＢＮ−１１）を９部添加したものを実施サンプル４として用意した。
【００５３】
さらにまた、分散媒体として市販のポリエステル分散体（東洋紡社製、商品名：バイロナールＭＤ−１２００）１００部を用意して実施サンプル５とした。
【００５４】
また、本実験例において、比較のために水のみの希釈液を比較サンプルとして用意した。
【００５５】
次にインクを用意した。すなわち、ＣＩＮ ベーシックブルー３をラウリル硫酸ソーダにて造塩して油性染料を製造し、これを１０部とアセトン９０部を混合させ、インクサンプル３とした。
【００５６】
そして、実施サンプル１〜５及び比較サンプルのそれぞれを希釈液として使用し、インクとしてインクサンプル３を使用して実験例１と同様に画像形成を行い、上述のプリンタ装置を用いて画像の形成を行い、画像のインク定着性，滲みの発生，吐出時の吐出安定性を調査し、総合評価も行った。なお、ここでは、インクの色はシアンのみとなる。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
表１の結果から、非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有する実施サンプル１〜５の希釈液を使用すれば、従来の水のみで構成される比較サンプルの希釈液を使用した場合よりも各特性の良好な画像が形成され、吐出時の吐出安定性も良好となることが確認された。なお、表１中に示すように、実施サンプルの希釈液と比較サンプルの希釈液が同様の結果を示している部分があるが、実施サンプルの希釈液の方が実用的であることが確認されている。
【００５９】
また、表１の結果から、実施サンプル１のように非水溶性有機溶剤のみからなるもの、実施サンプル２，５のように分散媒体のみからなる希釈液においては、インク定着性や滲みの発生が実用上問題はないものの、若干不足ぎみであることが確認された。
【００６０】
これに比べ、実施サンプル３，４のように、架橋剤が添加されている希釈液においては、画像上で架橋が行われることから、インクの定着性がさらに高まり、滲みの発生がさらに抑えられ、耐久性がさらに向上された画像が形成されることが確認された。なお、インク定着性は、耐擦過性も示しており、上記結果から架橋により耐擦過性も向上していることが確認された。
【００６１】
従って、本実施例のプリンタ装置において、希釈液として非水溶性有機溶剤または、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものを用いれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされ、高品位な画像が形成される。
【００６２】
なお、このとき、上記非水溶性樹脂中に活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００６３】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【００６４】
さらに、上記実験例で述べた実施サンプルに紫外線吸収剤或いは蛍光増白剤を含有させた希釈液を使用しても同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、上記希釈液を少なくとも水溶性有機溶剤を含有するものとしている。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は、インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、希釈液が、水と非水溶性樹脂からなる分散媒体を含有するものとすれば、画像におけるインクの定着性や滲みの発生の抑制、プリンタ装置における吐出安定性等の向上がなされ、高品位な画像の形成が可能となる。
【００６７】
このとき、非水溶性樹脂として活性ＯＨ基を有するような樹脂を含有させれば、混合液により形成された画像上で架橋が行われ、画像の耐水性や耐擦過性が向上する。
【００６８】
また、このとき、希釈液中に架橋剤を含有させれば、混合液により形成された画像上での樹脂の架橋が促進され、画像の耐水性や耐擦過性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したプリンタ装置を示す要部概略断面図である。
【図２】 本発明を適用したプリンタ装置のオリフィスプレートを拡大して示す要部概略断面図である。
【図３】 本発明を適用したプリンタ装置のオリフィスプレートを拡大して示す要部概略平面図である。
【図４】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、オリフィスプレートにメニスカスが形成されている状態を模式的に示す断面図である。
【図５】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、第２のメニスカスが第１のメニスカスに接触した状態を模式的に示す断面図である。
【図６】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、第２のメニスカスが後退して第１の液体と分離された状態を模式的に示す断面図である。
【図７】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、ノズル内部に混合液が形成された状態を模式的に示す断面図である。
【図８】 本発明を適用したプリンタ装置の動作を順に示すものであり、混合液が吐出された状態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ オリフィスプレート
２ 第１の液体
３ 第２の液体
４ 第１の液体収容容器
５ 第２の液体収容容器
１０ 混合液
２１ 第１の供給孔
２２ 第２の供給孔
２３ ノズル
２４ 流路
３１，３２ ピエゾ素子
Claims (5)
- インクと希釈液を定量混合した後、これらの混合液を記録媒体に吐出することにより記録を行うプリンタ装置において、
上記希釈液が、水と活性ＯＨ基を有する樹脂が含有された非水溶性樹脂とからなる分散媒体を含有することを特徴とするプリンタ装置。 - 上記希釈液中に、少なくとも水と、活性ＯＨ基を有する樹脂が含有された非水溶性樹脂と、界面活性剤とを混合し、攪拌して得られた分散媒体を含有することを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
- 上記希釈液中に、上記分散媒体と該希釈液中において不活性な架橋剤とを含有することを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
- 上記架橋剤がジアルデヒド若しくはその誘導体或いは反応基が保護されたイソシアネート誘導体であることを特徴とする請求項３記載のプリンタ装置。
- 上記インクが油性染料であることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
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