JP7229663B2 - 液体吐出装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置100(液体吐出装置の一例、以下、記録装置100という。)の全体図(断面図)である。記録装置100は、記録材としてインクを記録媒体8(媒体の一例)に付与することにより記録媒体8上に画像を形成するインクジェット方式の記録装置である。
図1に示すように、記録装置100は、記録ヘッド1(吐出ヘッドの一例)と、給紙カセット2と、給紙ローラ3と、搬送ローラ4(搬送部の一例)と、加熱部5と、排紙ローラ6と、排紙トレイ7と、制御部9と、操作部10とを備える。記録ヘッド1は、インク滴Id(液滴の一例、図4参照)を吐出する吐出口を備えたフルライン型ヘッド(インクジェットヘッド)である。本明細書において、インク滴Idとは滴状態のインクを意味する。液滴の一例は、インク以外の液体でもよい。
本実施形態の記録装置100により印刷を行う場合、給紙カセット2から給紙ローラ3によりピックアップされた記録媒体8(媒体の一例)は、搬送ローラ4によって搬送方向(図1の矢印Aの方向)に沿って運ばれ、記録ヘッド1によって画像が形成される。次いで、画像が形成された記録媒体8は、加熱部5にて記録媒体8上のインクが乾燥されながら加熱部5を通過し、排紙ローラ6によって搬送された後、排紙トレイ7に積載される。
CPU101(中央演算処理部)は、記録装置100の各ユニットの動作を統合的に制御する。ROM102(記憶部)は、CPU101が実行するためのプログラムや記録装置100の各種動作に必要な固定データ(例えば、給紙カセット2に収容されている記録媒体8の種類に関するデータ)を格納する。RAM103は、CPU101のワークエリアとして又は種々の受信データの一時格納領域として各種設定データを記憶する。操作部10は、ユーザーとの入出力インターフェースであり、ハードキーやタッチパネルの入力部及び情報を提示するディスプレイ、音声発生器等の出力部を含む。高速なデータ処理が要求されるユニットについては専用の処理部が設けられている。画像処理部105は、記録装置100で扱う画像データの画像処理を行う。入力された画像データの色空間(例えばYCbCr)を、標準的なRGB色空間(例えばsRGB)に変換する。これらの画像処理によって得られた記録データは、RAM103に格納される。ヘッド制御部106は、CPU101等から受信した制御コマンドに基づいて記録データに応じて記録ヘッド1の駆動制御を行なう。エンジン制御部107は、記録装置内の搬送機構、加熱部5のヒータ制御並びに搬送ローラ4及び排紙ローラ6の制御を行なう。
記録ヘッド1により吐出されたインク滴Idが着弾した記録媒体8が加熱部5に到達する時点において、記録媒体8の内部にインクができるだけ浸透していない状態であることが好ましい。インクの表面張力は、界面活性剤を用いることでコントロールすることが可能である。また、インクの表面張力は、インク中の水溶性有機溶剤の量や種類を調整することで所望の値にコントロールすることが可能である。それ以外は、従来のインクと同様の構成とすればよい。
本実施形態では、色材として顔料分散液A(詳細は後述)、グリセリン、ポリエチレングリコール600及び水の比が、50:10:10:30(%)となるように混合した。次いで、上記の混合した液体の表面張力が30~45[mN/m]となるように、界面活性剤:エマルミンL90S(三洋化成製)の添加量で調整し、十分に撹拌した。次いで、上記の攪拌した液体をポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)により加圧ろ過して調整して、インクを製造した。
5.5gの水に5gの濃塩酸を溶かし、5℃に冷却した状態の溶液に、4-アミノフタル酸1.5gを加えた。次いで、この溶液が入った容器をアイスバスに入れて撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態とし、これに5℃の水9gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えて更にこの溶液15分間撹拌した。次いで、比表面積が220m2/gでDBP吸油量が105mL/100gであるカーボンブラック6gを撹拌下で加えてこの溶液を更に15分間撹拌した。得られたスラリーをろ紙(商品名:標準用濾紙No.2;アドバンテック製)でろ過した後、粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、自己分散型カーボンブラックBを調製した。更に、上記で得られた自己分散型カーボンブラックBに水を加えて、顔料濃度が15質量%となるように分散させ、分散液を調製した。上記の方法により、カーボンブラック粒子表面に-C6H3-(COONa)2基が導入されてなる自己分散型カーボンブラックが水中に分散された状態の顔料分散液を得た。
本実施形態において記録媒体8にインク滴Idが着弾してから記録媒体8が加熱部5を通過する際、ヒートローラ5Aの表面にインクが付着することが懸念される。しかしながら、本願の発明者らは、記録媒体8に着弾したインク滴Idがヒートローラ5Aに到達する時のインクの動的表面張力をヒートローラ5Aのローラ表面の表面エネルギーより高くすること(以下、関係1という。)で、インクがヒートローラ5Aに転写しないことを見出した。本実施形態で用いたインクとヒートローラ5Aとは、関係1を有するようにした。
図4は、インク滴Idの浸透状態と加熱部5におけるドット潰し(着弾したインク滴Idを潰して付着エリアを拡大すること)とについての事象を説明する図である。図5は、本実施形態及び比較形態の場合における、記録媒体8へのインク滴Idの着弾後の経過時間と画像濃度とを説明するグラフである。
時間t=0の時点で記録ヘッド1により記録媒体8に向けて吐出されたインク滴Idは、経過時間t0で記録媒体8の表面(表層)に着弾する。この場合、記録媒体8の表面上に着弾したインク滴Idのドット径をD0とする。
次いで、記録媒体8に着弾したインク滴Idは、時間経過に伴い記録媒体8の表面上で広がりながら記録媒体8の内部に浸透を開始する。そして、インク滴Idは、経過時間t1で記録媒体8の表面上にインク滴Idが存在しない状態となる。この場合、記録媒体8の表面上のインクのドット径をD1(>D0)とする。
次いで、インクは記録媒体8に内部でさらに浸透を続け、経過時間t2で浸透が完了し、記録媒体8への色材の定着は完了する。この場合、記録媒体8の表面上でインクのドット径をD2(≧D1)とする。
ただし、比較形態の場合、図5に示すように、例えば、エリアファクタが100%未満の状態においてドット径が拡大しなくなると画像濃度の上昇が収まってしまう。
本実施形態の場合、図4に示すように、経過時間t0から経過時間t1までの期間で、加熱部5のニップに記録媒体8が到達する。すなわち、加熱部5は、記録媒体8の表面に存在しているインク滴Idの少なくとも一部に接触する位置に配置されている。そのため、本実施形態の場合、経過時間t1になる前にインク滴Idは強制的に潰されて加熱される。その結果、本実施形態における経過時間t1の時点でのドット径D3は、比較形態における経過時間t1の時点でのドット径D1よりも大きくなる(エリアファクタが増加する)。例えば、本実施形態の場合、比較形態の場合よりも少ないインク滴Idの量でも画像濃度を上昇させることが可能となる。
なお、本実施形態では、記録媒体8の一定領域にベタ画像を形成する場合、インク滴Idが着弾した時点での記録媒体8の一定領域におけるインク滴Idの被覆率が100%未満となるようにインク滴Idを吐出する。そして、本実施形態では、加熱部5を通過した後の記録媒体8における一定領域におけるインク滴Idの被覆率が100%となるようにする。記録媒体8の一定領域にベタ画像を形成する場合とは、記録媒体8の一定領域におけるすべてのインク滴Idの着弾位置(画素に相当する位置)にインク滴Idを吐出する場合を意味する。
インク滴Idの潰し量とは、潰されるインクの量を意味する。そのため、インク滴Idの潰し量とは、インク滴Idを潰した直後における記録媒体8の表面での付着面積からインク滴Idを潰す直前における記録媒体8の表面での付着面積を減じた面積に比例する。そして、インク滴Idが記録媒体8に着弾の時点から記録媒体8が加熱部5のニップに到達するまでの時間が短いほど、インク滴Idの潰し量が大きくなり、濃度は上昇する(図5参照)。その結果、線幅や文字品位についてはドット潰しを行わない比較形態の場合に対して悪化することが懸念される。そこで、エリアファクタの増加、線幅、文字品位の低下のバランスを見てインク滴Idの潰し量を調整するのが好ましい。この場合の調整は、例えば、エリアファクタを光学顕微鏡やスキャナ等で観察し又は測色器で濃度を測定し、合わせて線幅や文字品位の変化を光学顕微鏡やスキャナ等で観察した結果に基づいて決めればよい。
次に、第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態の記録装置(図示省略)は、制御部9のエンジン制御部107により搬送ローラ4及び排紙ローラ6の回転数が変更可能とされている。そのため、本実施形態の場合、搬送ローラ4及び排紙ローラ6は、記録媒体8の搬送速度の設定を変更可能にしている。本実施形態は、上記の点以外、第1実施形態と同様の構成である。
そこで、本実施形態では、インク滴Idの潰し量を大きくしたい場合、制御部9により搬送ローラ4及び排紙ローラ6の回転速度を上げる制御をして記録媒体8の搬送速度を上げる。この場合、搬送速度の増加分、インク滴Idが記録媒体8に着弾の時点から記録媒体8が加熱部5のニップに到達するまでの時間が短くなるため、インク滴Idの潰し量を大きくすることができる。インク滴Idの潰し量を小さくしたい場合、制御部9により搬送ローラ4及び排紙ローラ6の回転速度を下げる制御をすれば、インク滴Idの潰し量を小さくすることができる。以上より、本実施形態の場合、搬送ローラ4は、記録媒体8の搬送速度の設定を変更することでインク滴Idの潰し量が調整可能とされている。
次に、第3実施形態について図6を参照して説明する。以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態の記録装置100Aは、加熱部5を記録媒体8の搬送方向に沿って移動可能とするスライドレール11を有する。そのため、本実施形態の場合、加熱部5と記録ヘッド1との相対位置は変更可能とされている。本実施形態は、上記の点以外、第1実施形態と同様の構成である。
そこで、本実施形態では、インク滴Idの潰し量を大きくしたい場合、スライドレール11(相対位置を変更する手段の一例)に乗っている加熱部5を記録媒体8の搬送方向の上流側に移動させて、加熱部5と記録ヘッド1との相対距離を短くする。この場合、距離が短くなった分、インク滴Idが記録媒体8に着弾の時点から記録媒体8が加熱部5のニップに到達するまでの時間が短くなるため、インク滴Idの潰し量を大きくすることができる。インク滴Idの潰し量を小さくしたい場合、加熱部5を記録媒体8の搬送方向の下流側に移動させれば、インク滴Idの潰し量を小さくすることができる。なお、加熱部5と記録ヘッド1との相対距離を変更することができれば、記録ヘッド1をスライドレール11に乗せて加熱部5と記録ヘッド1との相対距離の設定を変更可能にしてもよい。また、加熱部5と記録ヘッド1との相対距離を変更する手段は、スライドレール11以外の手段であってもよい。すなわち、記録ヘッド1及び加熱部5の一方は、他方に対して記録媒体8の搬送方向における相対位置が変更可能とされていればよい。以上より、本実施形態の場合、記録ヘッド1及び加熱部5の一方が他方に対して相対位置の設定を変更することでインク滴Idの潰し量が調整可能とされている。
次に、第4実施形態について説明する。以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態の記録装置(図示省略)は、制御部9のエンジン制御部107により加熱部5を構成するヒートローラ5Aのヒータの温度の設定、すなわち、加熱温度の設定が変更可能とされている。本実施形態は、上記の点以外、第1実施形態と同様の構成である。
例えば、前述の比較形態の場合、すなわち、記録ヘッド1により記録媒体8にインク滴Idが着弾した後に記録媒体8の加熱をしない場合、記録媒体8の表面上のインクは加熱により乾燥されない。そのため、比較形態の場合、記録媒体8の表面上にはインク中の水分が多く残存し、エリアファクタは増加する(図4参照)。しかしながら、エリアファクタの増加により線幅や文字の品位に悪影響を及ぼす可能性もある。
そこで、本実施形態では、エリアファクタを効率的に増加させつつ線幅や文字の品位への影響を限りなく小さくするために加熱部5の加熱温度を変更することでインク滴Idの潰し量を調整可能とする。具体的には、制御部9によりヒートローラ5Aのヒータの温度を印加電圧で制御し、ヒートローラ5Aの加熱温度の設定を変更することでインク滴Idの潰し量を調整可能とする。本実施形態では、インク滴Idの潰し量を大きくしたい場合、加熱部5による記録媒体8の加熱速度を低い加熱温度に変更する。この場合、加熱温度が低くなった分、インク滴Idが乾燥し難くなるため、インク滴Idの潰し量を大きくすることができる。インク滴Idの潰し量を小さくしたい場合、加熱部5による記録媒体8の加熱速度を高い加熱温度に変更する。この場合、加熱温度が高くなった分、インク滴Idが乾燥し易くなるため、インク滴Idの潰し量を小さくすることができる。上記の調整は、例えば、設定した加熱温度に対してエリアファクタを光学顕微鏡やスキャナ等で観察し又は測色器で濃度を測定し、合わせて線幅や文字品位の変化を光学顕微鏡やスキャナ等で観察した結果に基づいて決めればよい。そして、最適化したヒータの設定温度の情報をROM102に記録し、画像形成動作時に、制御部9により加熱部5を制御するようにすればよい。
次に、第5実施形態について説明する。以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態の記録装置(図示省略)は、ヒートローラ5Aとピンチローラ5Bとのニップの圧力(ニップ圧)の設定が変更可能とされている。本実施形態は、上記の点以外、第1実施形態と同様の構成である。
なお、ニップ圧を変更する手段は、例えば、以下のとおりである。ヒートローラ5A及びピンチローラ5Bの一方を他方に押し付けているバネ(変更部の一例、図示省略)を前述の手段とする場合には、バネ圧を変更すればよい。また、ヒートローラ5A及びピンチローラ5Bの一方を他方側に移動させるモーター(図示省略)を前述の手段とする場合には、当該一方の移動位置を変更すればよい。この場合、記録媒体8の種類や設置環境等に対する最適化したニップ圧の情報をROM102に記録し、制御部9がこの情報に基づきモータを制御して、インク滴Idの潰し量を調整可能としてもよい。
次に、第6実施形態について説明する。以下、第3実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態の記録装置100Bは、図7に示すように、記録媒体8の種類を検知する紙種検知センサ12(検知部の一例)を有している。紙種検知センサ12は、紙種による特性を分光反射率に基づいて光学的に検知する。本実施形態は、上記の点以外、第3実施形態と同様の構成である。
そこで、本実施形態では、記録媒体8の種類によらずインク滴Idの潰し量を所望の範囲で揃えることができるように、紙種検知センサ12により記録媒体8の種類を検知してインク滴Idの潰し量を調整可能とする。
例えば、紙種検知センサ12による検知の結果、インクの浸透速度が比較的速い記録媒体8を用いる場合にはスライドレール11に乗っている加熱部5を記録媒体8の搬送方向の上流側に移動させる。また、紙種検知センサ12による検知の結果、インクの浸透速度が比較的遅い記録媒体8を用いる場合にはスライドレール11に乗っている加熱部5を記録媒体8の搬送方向の下流側に移動させる。加熱部5の移動は、例えば、制御部9により制御される移動手段(図示省略)で行う。この場合、記録媒体8の種類や設置環境等に対する最適化した加熱部5の位置の情報をROM102に記録し、制御部9がこの情報に基づいて移動手段、すなわち、加熱部5の位置の設定を制御してもよい。
また、本実施形態では紙種検知センサ12により記録媒体8の種類を検知しているが、これに限られない。例えば、ユーザーの操作により操作部10のタッチパネルから記録媒体8の種類が選択される又は直接的に坪量などの情報が入力されるようにし、記録媒体8の種類の情報をRAM103に一次的に格納してもよい。そのうえで、制御部9がRAM103に一次的に格納に基づいて、所望のインク滴Idの潰し量となるように、本実施形態の場合は加熱部5の位置、変形例の場合は記録ヘッド1の位置又は記録媒体8の搬送速度を変更可能としてもよい。
次に、第7実施形態について説明する。本実施形態の記録装置(図示省略)の構成は、第1実施形態の場合と同じである。
前述のとおり、インク滴Idが記録媒体8に着弾の時点から記録媒体8が加熱部5のニップに到達するまでの時間が短いほど画像濃度は上昇する(図5参照)。つまり、記録媒体8の表面上にインク滴Idが着弾してから記録媒体8の内部へ浸透するまでにインク滴Idが加熱部5を通過できる場合は、インク滴Idを潰すことによるエリアファクタを増加する効果、すなわち、第1実施形態の効果が見込まれる。
しかしながら、記録媒体8の表面上にインク滴Idが着弾してから記録媒体8の内部へ浸透するまでにインク滴Idが加熱部5を通過できない場合がある。例えば、記録媒体8への浸透速度が速い、すなわち、比較的表面張力の低いインクを用いた場合やインク滴Idを着弾させてからの浸透速度が比較的速い記録媒体8を用いた場合である。これらの場合、前述の第1~第6実施形態の効果を奏し難い。
そこで、本実施形態では、上記のような場合、記録媒体8にインクを着弾させてから記録媒体8が加熱部5を通過する際にインクを十分に、すなわち、インク滴Idのすべてを完全に乾燥させる。
以上の構成により、本実施形態は、記録媒体8の加熱部5の通過以降、記録媒体8の内部への色材の浸透を抑制することが可能となる。これに伴い、本実施形態は、インクの浸透による発色の低下を抑制することが可能となる。
4 搬送ローラ(搬送部の一例)
5 加熱部
8 記録媒体(媒体の一例)
100 記録装置(液体吐出装置の一例)
Claims (10)
- 媒体を搬送方向に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される媒体に液滴を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドの下流側に配置され、前記吐出ヘッドにより吐出された液滴が着弾した媒体に接触しながら前記媒体を加熱する加熱部と、
前記吐出ヘッド及び前記加熱部の一方の他方に対する前記搬送方向の相対位置を変更する手段と、を備え、
前記加熱部は、前記媒体の表面に存在している前記液滴の少なくとも一部に接触する位置に配置されていることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記加熱部は、前記媒体に接触しながら前記媒体を加圧することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記吐出ヘッドは、媒体の一定領域におけるすべての着弾位置に液滴を吐出する場合、前記すべての着弾位置に液滴が着弾した時点での前記一定領域における液滴の被覆率が100%未満となるように液滴を吐出することを特徴する請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
- 前記搬送部は、媒体の搬送速度を変更可能とされており、
前記搬送部が前記搬送速度の設定を変更することで前記液滴の潰し量が調整可能とされていることを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記手段が前記相対位置の設定を変更することで前記液滴の潰し量が調整可能とされていることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記加熱部は、媒体を加熱する加熱温度が変更可能とされており、
前記加熱部が前記加熱温度の設定を変更することで前記液滴の潰し量が調整可能とされていることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記加熱部は、第1の軸周りに回転する加熱体と、前記加熱体とでニップを形成し、第2の軸周りに回転しながら前記加熱体とで媒体を搬送する搬送体と、前記ニップの圧力を変更する変更部とを有し、
前記変更部が前記ニップの圧力の設定を変更することで前記液滴の潰し量が調整可能とされていることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の液体吐出装置。 - 媒体の種類を検知する検知部又は媒体の種類を記憶する記憶部と、
前記種類に基づいて前記設定を変更する制御部と、
を備え、
前記制御部が前記種類により前記設定を変更することで前記種類に応じて前記液滴の潰し量が調整可能とされていることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。 - 媒体を搬送方向に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される媒体に液滴を吐出する吐出ヘッドと、
媒体に接触しながら前記媒体を加熱する加熱体と、前記加熱体とでニップを形成して媒体を搬送する搬送体とを有し、前記吐出ヘッドの下流側において、前記吐出ヘッドにより吐出された液滴が着弾した媒体に接触しながら前記媒体を加熱する加熱部であって、前記媒体の表面に存在している前記液滴の少なくとも一部に接触する位置に配置された加熱部と、
前記加熱体と前記搬送体とをともに同一方向に移動させ、前記吐出ヘッドに対する前記加熱部の前記搬送方向における相対位置を変更する手段と、を備えることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記手段はスライドレールを含むことを特徴とする請求項1又は9に記載の液体吐出装置。
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