JP4398815B2 - インクジェット式の記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷データに対応して被記録材に対してインクジェットをインクジェットヘッドから吐出させることで印刷を行うインクジェット式の記録装置に関する。

インクジェット式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、コンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせずに記録することができる等の優れた特性を有しているために、プリンタ、スキャナ用インプリンタなど多様な用途に用いられている。

インクジェットヘッドは、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えて、この電気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行なうものである。これによって、インクジェットヘッドは、印刷データに対応して記録ヘッドより被記録材に対してインク滴を吐出させることで印刷が行われる。

このように、インクジェットヘッドは、インク滴を吐出させるものであることから、この吐出されたインク滴から発生したインクミストが、記録位置以外の不所望の箇所に付着する問題が従来より指摘されていた。インクジェットヘッドから吐出（噴出）したインクは、被記録材の紙面に全て付着するものではなく、一部が周囲に飛散してインクミストを発生し、このインクミストが記録装置内部に付着し、汚れとなる。

図６は、このような問題を解決するための従来技術によるインクジェット式の記録装置を示す図である。図示の記録装置は、記録装置内部に飛散するインクミストを記録装置内部の問題とならない箇所に集めることでインクミストによる汚れを防ぎ、高速記録でも使用環境の汚染を防止しようとするものである。

図６において、印刷用紙上に記録の際、記録ヘッドのインクジェットヘッド部から吐出されたインクの殆どは印刷用紙に着弾（付着）して画像を形成するが、極く一部は、吐出口から吐出された時にインク滴（弾）にならずに飛散してしまうインク及び印刷用紙に衝突して跳ね返り飛散するインクになり、これらの飛散インクによって記録ヘッドと印刷用紙との間にインクミストが発生する。このインクミストは、記録装置内部Ａの全体に拡散し、記録装置内部の各部に付着する。

図示の装置では、皮製のブロック状の摩擦部材がキャリッジに設けられ、装置本体側には左右に延びる板状の帯電部材が設けられ、キャリッジ上の摩擦部材は圧縮スプリングにより帯電部材の表面に対して常時圧接されている。また、摩擦部材は電気的に高絶縁状態でキャリッジに搭載されており、帯電部材はシャーシに対し高絶縁状態で取り付けられている。記録中にキャリッジの移動により摩擦部材と帯電部材には摩擦による静電気が発生し、それぞれが絶縁構造であることから静電気は蓄積された状態となり、記録装置内部に漂っているインクミストは表面積の大きい帯電部材へ吸着される。

このように、記録装置内部Ａに電気的に絶縁された帯電部材を設け、記録中に帯電部材に静電気を起こし、帯電した帯電部材に記録中に発生したインクミストを吸着させることにより、記録装置内部Ａの他の場所の汚れを防ぐことができ、さらに、インクミストが付着すると問題となる箇所の部品については、導電性にしてアースへ落として帯電しなくすることにより、インクミストの付着を少なくして汚れを軽減することができる。

また、別の従来技術として、スキャナからの用紙排出部およびインプリンタへの用紙入り口部分にて、除電ブラシなどを使用し、静電気を除電することも行われているが、除電効果が少ないし、インクジェットヘッドの印字位置に至るまでの間に再帯電し、汚れが発生するため、この汚れをフェルトを使用して吸収していた。
特開平１０−２６４４１２号公報

インクジェット式の記録装置においては、使用しているインクジェットヘッドのインク滴が用紙の静電気の影響を受けて、ノズル周辺に噴き返され、用紙汚れに至る。また、静電気の影響を受けたインク滴が本来の着弾点をずれ、文字乱れにもつながる。低温低湿ほど、用紙速度が速いほど影響を受ける。しかし、上述したような記録装置内部に漂っているインクミストを吸着させる構成の従来技術は、装置が複雑かつ大がかりなものとなっている。簡易な構成にして、かつ、インクミスト発生位置で直ちに除去することが望まれる。特に、スキャナに接続されて使用され、読み取り画像中に識別番号等を印字するインプリンタにおいては、通常、インクジェットヘッドが固定して、印刷用紙が高速に移動する構成を有しているため、帯電量が多くなり、インクミストによる汚れも顕著になるという傾向がある。

本発明は、係る問題点を解決して、帯電した用紙及びその帯電によりインクジェットなどに誘電した静電気を除電することで、インク汚れ及び文字乱れを軽減することを目的としている。

本発明のインクジェット式の記録装置は、インクジェットヘッド、及び被記録材に面する側に備えた接地金属プレートを有し、インクジェットヘッドは、それを覆う樹脂カバーの吐出口及び接地金属プレートの開口を通してインクジェットを、印刷データに対応して被記録材に対して吐出させることで印刷を行う。そして、樹脂カバーの吐出口近傍に、接地した先端尖形状を有する導電体を配置し、コロナ放電を発生させて除電することを特徴としている。

このインクジェット式の記録装置は、イメージスキャナ装置で処理した用紙に印字を行うインプリンタ用に用いることができる。

前記先端尖形状を有する導電体は、樹脂カバーと金属プレートの間に配置した先端尖形状板金であり、この板金は、それに設けた開口部を通過するインクジェットに対して垂直に向かう方向に、両側から先端を尖鋭にした複数の突起を配置して構成される。また、この先端尖形状を有する導電体は、金属プレートの開口に先端尖形状を形成することにより構成することも可能である。

本発明によれば、簡易な構成にして、帯電した用紙及びその帯電によりインクジェットなどに誘電した静電気を除電し、インクミストをその発生位置で直ちに除去することにより、インク汚れ及び文字乱れを軽減することが可能となる。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、イメージスキャナ装置で処理した用紙に印字を行うインプリンタ用のインクジェットヘッド部及びその付属部品を例示する図である。図示の構成は、インクジェット吐出口近傍に、アースした先端尖形状を有する金属などの導電体である先端尖形状板金を配置したことに特徴を有している。これによって、用紙帯電量に応じたコロナ放電を発生させ除電させることが可能となる。

不導体である印刷用紙が他の部材と接触しつつ移動するものである以上、用紙が帯電すること自体を完全に防ぐことは困難である。印刷用紙とインクジェットヘッド部の間で、帯電した用紙に面するように、接地した金属プレートを備えることにより、帯電用紙の静電気の影響がインクジェットヘッド部に及ぶのをある程度防止することができる。図中、金属プレートはこのような目的のために従来より備えられているものであり、取付ネジ等によりインクジェットヘッド部に固定されている。インクジェットヘッド部側とは反対側の金属プレート面側を、印刷用紙が移動することになる。この金属プレートに設けられた開口部を通して、インクジェットヘッド部からのインクジェットにより印刷用紙に印字される。このような金属プレートを備えることにより、帯電用紙の静電気の影響をある程度軽減することが可能であるが、これだけでは完全に除去できない。

図示の構成は、さらに、インクジェットヘッドを覆う樹脂ホルダーと上記金属プレートの間に先端尖形状板金を配置している。樹脂ホルダーは、インクジェットヘッドを覆う筐体として機能するが、インクジェットが通過するインクジェット吐出口を有している。この先端尖形状板金は、金属などの導電体で構成され、接地され、そして、中央にインクジェットが通過する開口部を設けている。

図２は、先端尖形状板金の相対的位置関係を説明するための概念図であり、また、図３は、先端尖形状板金自体を説明するための図である。図３に示すように、先端尖形状板金は、その開口部を通過するインクジェットに対して垂直に向かう方向に、両側から先端を尖鋭にした複数の突起を配置している。このような先端尖形状板金が、インクジェットヘッドを覆う樹脂ホルダーと、接地した金属プレートの間で、それぞれのインクジェット通過開口部位置を一致させて配置され、かつ接地されている。

一般に、物と物が接触したり、或いは物と物を擦り合わせることで帯電することが知られている。このような作用によって、印刷用紙が帯電することになる。さらには、不導体（インクジェットヘッドを覆う樹脂ホルダーとか、インクジェット）に帯電物（帯電用紙）が接近すると、結合した電子・陽子が向きを変え、整列することで不導体表面の極性が偏り、帯電状態となる誘電分極現象も知られている。本発明は、このような現象により、インクジェットヘッドを覆う樹脂ホルダーとか、インクジェットに帯電した静電気、及び帯電印刷用紙の静電気の影響を、先端尖形状板金を用いてコロナ放電を発生させることにより除去しようとするものである。

コロナ放電は、帯電物が接近すると、帯電物と逆の極性のイオンが尖った部分に集中し、放電する現象として知られている。逆極性で等価のイオンが放出されるため、中和され、除電される。本発明は、帯電したインクジェットに向けて、先の尖った接地導電体を配置することにより、直接的にはインクジェットの帯電を、そしてその近くに位置する樹脂ホルダーとか印刷用紙の帯電と共に中和し、除電するものである。

印刷用紙の帯電は、使用する用紙の種類により、帯電量及び極性が異なる。例えば、用紙が摩擦接触する部材の材質によって影響を受けるが、上質紙、コート紙、アート紙、日経紙で帯電量が大きく、上質紙でプラス帯電し、ＰＰＣでマイナス帯電の傾向を示した。本発明が利用するコロナ放電は、高電圧による放電作用でイオンを放出する方式ではなく、帯電物に向けて先の尖った接地導電体を配置することで放電する方式であるので、帯電用紙の帯電量とか、極性に関わらず、中和し、除電することが可能となる。

以上に説明した例は、接地した金属プレートとは別部材として、先の尖った接地導電体である先端尖形状板金を配置するものであるが、このように別部材として配置することに代えて、金属プレート自体の開口部に、例えば図３に示したように、複数の先端尖形状突起を形成して、同様な効果を得ることができる。

図４は、先端尖形状板金の具体例を示す写真である。この先端尖形状板金の両側に備えた湾曲部は、この先端尖形状板金を押さえつけるようにして金属プレートをインクジェットヘッド部に固定したときに、先端尖形状板金と金属プレートの接触を良好にして、確実に接地するためのものである。このような構成の先端尖形状板金を、図１に示したように、樹脂ホルダーと、金属プレートの間に配置して、常湿（２５℃、５０％）と低湿（５℃、２０％）のそれぞれの下で、５０００枚印字後、インク付着の有無を調べた。いずれの場合も、インクジェットヘッドのノズルにも、用紙にも、インク付着は認められなかった。

図５（Ａ）は、図４に示す先端尖形状板金を装着して、常湿で５０００枚印字後、金属プレートの印刷用紙接触側から見た写真であり、インク汚れが無い状態が示されている。図５（Ｂ）は、比較のために、先端尖形状板金の無い従来構成により、上記と同様な条件で印字をした後の写真であるが、金属プレートの印刷用紙接触側のインク汚れが顕著である。

イメージスキャナ装置で処理した用紙に印字を行うインプリンタ用のインクジェットヘッド部及びその付属部品を例示する図である。 先端尖形状板金の相対的位置関係を説明するための概念図である。 先端尖形状板金自体を説明するための図である。 先端尖形状板金の具体例を示す写真である。 （Ａ）は、図４に示す先端尖形状板金を装着して金属プレートの印刷用紙接触側から見た写真であり、（Ｂ）は、比較のために、従来構成により同様な条件で印字をした後の写真である。 従来技術によるインクジェット式の記録装置を示す図である。

Claims (3)

1. インクジェットヘッド、及び被記録材に面する側に備えた接地金属プレートを有し、前記インクジェットヘッドは、それを覆う樹脂カバーの吐出口及び前記接地金属プレートの開口を通してインクジェットを、印刷データに対応して被記録材に対して吐出させることで印刷を行うインクジェット式の記録装置において、
   前記樹脂カバーの吐出口近傍に、接地した先端尖形状を有する導電体を配置し、
   前記先端尖形状を有する導電体は、前記樹脂カバーと前記金属プレートの間に配置した先端尖形状板金であり、かつ、前記先端尖形状板金は、それに設けた開口部を通過するインクジェットに対して垂直に向かう方向に、前記開口部の両側から先端を尖鋭にした複数の突起を配置して構成し、
   該複数の突起から帯電したインクジェットに向けてコロナ放電を発生させて除電することから成るインクジェット式の記録装置。
2. イメージスキャナ装置で処理した用紙に印字を行うインプリンタ用に用いられる請求項１に記載のインクジェット式の記録装置。
3. インクジェットヘッド、及び被記録材に面する側に備えた接地金属プレートを有し、前記インクジェットヘッドは、それを覆う樹脂カバーの吐出口及び前記接地金属プレートの開口を通してインクジェットを、印刷データに対応して被記録材に対して吐出させることで印刷を行うインクジェット式の記録装置において、
   前記樹脂カバーの吐出口近傍に、接地した先端尖形状を有する導電体を配置し、
   前記先端尖形状を有する導電体は、前記金属プレートの開口に先端尖形状を形成することにより構成し、かつ、この先端尖形状は、前記金属プレートの開口を通過するインクジェットに対して垂直に向かう方向に、前記開口の両側から先端を尖鋭にした複数の突起を配置し、
   該複数の突起から帯電したインクジェットに向けてコロナ放電を発生させて除電することから成るインクジェット式の記録装置。