JPH06199032A

JPH06199032A - 転写型インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH06199032A
Application number: JP5277647A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ito; 達也伊藤; Masaru Hoshino; 勝星野; Makoto Fujino; 真藤野; Hiroshi Hirabayashi; 弘平林; Shoichi Shinozuka; 正一篠塚
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】転写型インクジェットプリンタの印字品質を
向上させること。【構成】ノズル開口に連通する圧力発生室と、圧力発
生室にインク滴を飛翔させる圧力変化を与える圧力発生
素子とからなるインクジェット式記録ヘッド１と、イン
ク滴を受ける転写媒体３とを備えた転写型インクジェッ
トプリンタにおいて、記録ヘッドからのインク滴噴出速
度が、転写媒体への到達速度が室温において少なくとも
６ｍ／ｓ以上となるように駆動信号を与えるドライブ回
路５２を備える。これによりドットを形成すべき極めて
微小なインク滴が６ｍ／ｓの速度で転写媒体３に衝突す
るため、転写媒体３表面で広がり、インク溶媒が急速に
乾燥して増粘する。したがって、ドット密度が高くなっ
ても隣接するインク滴同士が集合することなく、液滴形
成が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッドから第１の
媒体にインク滴を噴射して画像を形成し、この画像を第
２の媒体である記録用紙に転写して目的の印刷物を得る
転写型インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力発生室にそれぞれ連通するノズルを
複数備えた記録ヘッドにより被印刷データに一致してイ
ンク滴を発生させ、これを記録用紙に飛翔させて印刷を
行うプリンタは、ワイヤインパクト式のプリンタに比較
して可動部が少ないため、騒音が低く、しかも小型軽量
であるという特徴を有する反面、液体であるインクを用
いて記録用紙に画像を形成するため、記録用紙の紙質に
よっては滲みが生じて印字品質の低下を招くという不都
合を抱えている。このような問題を解消するため、例え
ば米国特許第４５３８１５６号明細書に示されたように
インクジェット式記録ヘッドから印刷データに一致して
噴射されたインク滴を一旦ドラム状や帯状に形成された
転写媒体で受け、ここで或程度インク溶媒を揮散させて
から記録用紙に転写するように構成した、いわゆる転写
式インクジェットプリンタも提案されている。このよう
な転写方式を用いればインクや記録用紙の紙質に関りな
く滲みの発生を防止できて、高い品質の印刷物を得るこ
とができるという特徴がある。しかしながら、インク滴
を受ける転写媒体は、通常、インクに対する撥水性と、
乾燥状態のインク像を記録用紙に容易に転写するための
剥離性を備えた材料、例えばシリコンゴム等の材料によ
り構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、転写媒体に
付着したインク滴は、記録用紙等のようにインク媒体を
吸収する媒体に形成された場合とは微妙に異なり、例え
ば罫線や、また塗り潰し領域のように比較的高い密度で
インク滴が集合している場合には、図６（ａ）、（ｂ）
に示したようにインクの表面張力や粘度により露滴状に
集合して、インク球Ｂとなったり、また濃度が低下した
領域Ｗが生じ、印刷データに忠実な画像を印刷できない
という問題を抱えている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、ノズル開口に連通する圧力
発生室と、該圧力発生室にインク滴を飛翔させる圧力変
化を与える圧力発生素子とからなるインクジェット式記
録ヘッドと、該インクジェット式記録ヘッドからのイン
ク滴を受ける転写媒体と、該転写媒体に記録用紙を圧接
するバックアップローラと、インク滴が前記転写媒体に
到達した時の速度が、室温において少なくとも６ｍ／ｓ
以上となるように前記圧電振動子に駆動信号を与えるド
ライブ手段と、前記転写媒体の温度を検出する手段と、
前記温度に基づいて前記ドライブ手段の出力レベルを調
整する制御手段を備えるようにした。

【０００５】

【作用】インク滴が６ｍ／ｓ以上の速度で転写媒体に衝
突すると、インク滴が転写媒体表面で広がって急速な溶
媒の揮発によって増粘し、固化する。これによって転写
媒体に形成されたインク滴の移動がなくなり、印刷デー
タ通りのパターンの印刷が可能となる。

【０００６】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は本発明が適用される転写型
インクジェット記録装置の一実施例を示すものであっ
て、図中符号１は、インクジェット式記録ヘッドで、記
録位置Ｐ１、吐出回復位置Ｐ２、及びキャッピング位置
Ｐ３に移動できるように駆動機構２が設けられている。
３は、記録ヘッド１に対向して配置された転写ドラム
で、図示しない駆動機構により一定の回転速度で駆動さ
れるドラム４の表面に、インクを吸収せず、記録用紙へ
のインクの転写に優れた材料、例えばシリコンゴム、ふ
っ素樹脂等により形成されたインク像保持層５が設けら
れており、必要に応じてローラ等の液体塗布手段により
表面にインク剥離剤、例えばシリコン系界面活性剤が塗
布可能に構成されている。転写ドラム３に対向する位置
にはカセット６から送り出された記録用紙を転写ドラム
３に圧接する金属製の圧力ローラ７が配置されている。
圧力ローラ７は、偏心軸８により支持され、インク像形
成時には上方に待避し、また転写時には降下してバネ９
の圧力を伝達するバックアップローラ１０に当接してい
る。

【０００７】また、転写ドラム３の周囲には残留したイ
ンクを除去するドラムクリーナ１１やドラム表面から記
録用紙を分離するための剥離機構１３などが配置されて
いる。１５は、キャッピング部材で記録ヘッド１が位置
Ｐ２に待避した時に駆動させてノズル開口面をキャップ
１６により封止するものであり、また１７は、封止機構
で、記録ヘッド１が位置Ｐ３に待避した時に駆動され
て、ゴム等からなる封止部材１８により記録ヘッドの前
面に弾接してノズル開口を封止するものである。なお、
図中符号２０は、インク供給装置で、チューブＴ、Ｔに
よりインク記録ヘッド１に接続されている。

【０００８】図２は前述の記録ヘッド１の一実施例を示
すものであって、図中符号３０は、ノズルプレートで、
最大サイズの記録用紙の横幅の領域をカバーできる程度
に、ノズル開口３１、３１‥‥を２０００個程度、直線
状や上下方向にずらせて千鳥状に配置されている。な
お、行方向に複数ドット分のピッチ、例えば５ドット分
の間隔でノズルを複数、例えば４００個配列し、転写ド
ラム３の１回転毎に記録ヘッドを１ドット分ずつ移動さ
せて複数、例えば５回転で１頁分の画像形成が可能とな
る記録ヘッドを利用することもできる。

【０００９】３３は、スペーサで、隣接するノズル開口
を隔てるように、プリンタにセットされた時、水平方向
に等間隔で並ぶ圧力発生室３４、３４、３４‥‥を形成
するように通孔を穿設して構成されている。３５は、振
動板で、圧力発生室３４に対向する部分を薄肉部として
形成され、インク供給部材３６に支持されている。３７
は、圧電振動子で、可及的に低い駆動電圧で縦振動モー
ドでの振動を発生するように電極と圧電振動材料をサン
ドイッチ状に形成して構成され、ノズル開口３１、３
１、３１‥‥の数と同数のものを基台３８に固定して、
先端が振動板３５に当接するように配置されている。こ
の圧電振動子３７は、駆動信号を受けると、インク滴を
転写ドラム３の表面に６ｍ／ｓ以上程度の速度で衝突さ
せる程度のエネルギを供給できるように構成されてい
る。なお、図中符号４０、４１は、チューブＴ、Ｔから
インクの供給を受けて圧力発生室３４にインクを供給す
る共通のインク室を示す。

【００１０】このように構成された記録ヘッドには、ノ
ズルの目詰まりを起こさず、しかも可及的速やかにイン
ク溶媒を蒸発して転写に適した粘度となるような、記録
紙に直接印刷する場合とは異なる組成のインクが用いら
れる。すなわち、エマルジョン樹脂分散液３７．５％カーボンブラック分散液９．８％マルチトール２０．０％ジエチレングリコール６．０％界面活性剤３．０％純水２３．７％として構成されている。

【００１１】図３は、前述した記録装置の液滴制御に適
した装置の一実施例を示すもので、図中符号５０は、転
写ドラム３の表面温度を検出する温度センサーで、これ
からの出力信号は駆動信号制御回路５１に入力してい
る。駆動信号制御回路５１は、転写ドラム３の表面温度
と、インクの粘性（図４）、及びインク溶媒の乾燥速度
を加味して最適な速度でインク滴が転写ドラム３に到達
するように駆動信号のレベルを決定するように構成され
ている。なお、図中符号５２は、印字データに基づいて
記録ヘッドを駆動するドライブ回路を示す。

【００１２】次にこのように構成された装置の動作につ
いて説明する。駆動信号制御回路５１は、温度センサー
５０からの信号により転写ドラム３の表面温度に適し
た、転写ドラム３へのインク滴の到達速度となるように
駆動信号のレベルを設定する。この状態で、図示しない
外部装置から印刷データが入力すると、ドライブ回路５
２は、駆動信号制御回路５１により設定された駆動電圧
を印字データに対応する圧電振動子３７に印加する。こ
れにより圧電振動子３７は、現在の転写ドラム３の温度
に適した到達速度でインク滴が転写ドラム３に到達する
ように圧力発生室３４を収縮させる。ノズル開口３１か
らは飛翔過程における減速を見込んだ速度でインク滴が
噴射される。インク滴は、空間を飛行する過程で減速さ
れてインク像保持層５に最適な速度で到達する。

【００１３】インク滴が転写ドラム１に到達すると、衝
突時の衝撃によりインク滴がその衝突点を中心にドラム
表面を四方に広がる。このため、インクを構成している
溶媒が急速に揮発して増粘し、ついで固化する。この結
果、罫線やまたベタ画像のように高いドット密度での印
刷が実行されたとしても、各ドットを形成したインク滴
は、再凝縮することがなく、罫線球や、また濃度低下領
域を生じることにはならない。

【００１４】このようにして形成された転写ドラム３表
面のインク像は、さらに転写ドラム３の回転に連れて、
インクを構成している水分が更に揮散して転写に適した
粘着性を備えた膜となる。この段階で、給紙カセット６
から記録用紙を引き出してインク像形成ドラム３に当接
させ、記録用紙の裏側から圧力ローラ７により圧力を加
えながら記録用紙をインク像形成ドラム３に圧接移動さ
せる。これによりインク像は、自身の粘着性により記録
用紙に転写され、目的の印刷物が出力される。いうまで
もなく、転写ドラム３表面のインク像は、上述したよう
にインク球を有さず、均一な層として形成されているた
め、粘着性にムラが無く、従って記録用紙に均一に転写
されることになる。

【００１５】このような印刷過程で、周囲温度が変化す
ると、駆動信号制御回路５１は、温度センサー５０から
の信号に基づいて、例えば周囲温度が上昇した場合には
ドライブ回路５２の出力電圧を引き下げる。ドライブ回
路５２の出力電圧の低下により圧電振動子３７の伸縮度
合が小さくなるため、ノズル開口から噴射されるインク
滴の速度が低下するものの、図４に示したように温度上
昇によるインクの粘度低下により、インク滴はより小さ
な運動エネルギでも転写ドラム３の表面で確実に層状に
広がることになる。

【００１６】ところで、インク滴の噴射速度をある一定
以上の速度まで上昇させると、いわゆるサテライトが発
生するようになる。このサテライトによるインク滴は、
インク滴の飛翔速度がインク滴本体のそれに比較して小
さくなるため、転写ドラム３上での広がりが不十分で球
状になりやすく、垂れや再凝縮を招く虞がある。このよ
うなサテライト現象のため、自ずからインク滴の速度に
は上限が存在することになるが、この現象はインクを構
成する成分や、またノズル開口のサイズ等に左右される
ため、一律には論じられない。

【００１７】しかしながら、転写を利用して印刷を行う
場合には、通常１滴、つまり１つのドットを形成するイ
ンクの量は、０．０４乃至０．２μｇ程度で、この程度
の大きさのインク滴にあっては、室温状態では転写媒体
に６ｍ／ｓ以上の速度で衝突すると、インクの垂れや、
再凝縮を起こすことなく、転写に適したインクの膜を形
成する。

【００１８】すなわち、記録ヘッド１のノズル開口面と
転写ドラム３のインク像保持ドラム５との距離を０．５
ｍｍ程度に、１滴のインクの量を０．０４μｇとなるよ
うに設定し、さらに鏡面仕上げされたシリコンゴムに剥
離剤、例えばシリコン系界面活性剤等の界面活性剤を塗
布した転写媒体を使用して、転写媒体へのインク滴の到
達速度と、罫線球、もしくは濃度低下部の発生の有無
を、転写媒体の温度に関連付けて調査したところ、図５
に示すような結果となった。この図においてハッチング
を施した領域は、罫線球や濃度低下が生じる領域で、そ
れ以外の領域は最適な印刷結果を得ることが可能な領域
をしめしている。この図からも転写媒体の温度に関連さ
せて転写媒体に衝突する時点のインク滴の速度を調整す
ることが有効な手段であることが明らかである。

【００１９】図５から明らかなように転写ドラム３の温
度が上昇すると、罫線球や濃度低下を生じさせない転写
ドラム３へのインク滴の到達速度が急激に低下して、最
適印刷可能速度の範囲が拡大される。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、記録用紙の幅方向に配列されたノズル開口にそれぞ
れ連通する圧力発生室と、圧力発生室にインク滴を飛翔
させる圧力変化を与える圧力発生素子とからなるインク
ジェット式記録ヘッドと、インクジェット式記録ヘッド
からのインク滴を受ける転写媒体と、転写媒体に記録用
紙を圧接するバックアップローラと、圧力発生室にイン
ク滴が転写媒体への到達速度が、室温において少なくと
も６ｍ／ｓ以上となるように駆動信号を与える駆動手段
と、転写媒体の温度を検出する手段と、温度に基づいて
前記駆動手段の出力レベルを調整する制御手段とを備え
るようにしたので、比較的撥水性が高い転写媒体上でイ
ンク滴を可及的に薄い層状に広げさせて、転写媒体との
間での付着力を速やかに確保させて、表面張力によるイ
ンク球の発生や濃度低下領域の発生を防止して、印刷品
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される転写型インクジェットプリ
ンタの一実施例を示す図である。

【図２】同上装置に使用するインクジェット記録ヘッド
の一例を示す断面図である。

【図３】同上装置に適した制御装置の一実施例を示す構
成図である。

【図４】インク温度とインク粘度の関係を示す線図であ
る。

【図５】転写ドラムへのインク滴の到達速度と転写媒体
表面温度とによる最適な印刷領域の関係を示す図であ
る。

【図６】（ａ）（ｂ）は、それぞれ記録用紙に発生する
罫線球、及び濃度低下領域を示す説明図である。

【符号の説明】

１インクジェット式記録ヘッド３転写ドラム５０温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平林弘長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者篠塚正一長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する圧力発生室と、該
圧力発生室にインク滴を飛翔させる圧力変化を与える圧
力発生素子とからなるインクジェット式記録ヘッドと、
該インクジェット式記録ヘッドからのインク滴を受ける
転写媒体と、該転写媒体に記録用紙を圧接するバックア
ップローラと、インク滴が前記転写媒体に到達した時の
速度が、室温において少なくとも６ｍ／ｓ以上となるよ
うに前記圧電振動子に駆動信号を与えるドライブ手段
と、前記転写媒体の温度を検出する手段と、前記温度に
基づいて前記ドライブ手段の出力レベルを調整する制御
手段を備えてなる転写型インクジェット記録装置。
【請求項２】前記制御手段は、転写ドラム温度上昇に
つれて前記転写媒体ヘの到達速度を下げるように制御す
ることを特徴とする請求項１の転写型インクジェット記
録装置。
【請求項３】前記転写媒体に剥離剤を塗布する手段を
備えてなる請求項１の転写型インクジェット記録装置。