JPWO2013027715A1 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記駆動パルス発生手段は、前記ノズル内のメニスカスにかかる圧力が−20cmAq以上−5cmAq以下の範囲内に設定された条件下で、前記圧力発生室内に負の圧力を発生させる第1の駆動パルスと、これに続き前記圧力発生室内に正の圧力を発生させる第2の駆動パルスとを前記電気・機械変換手段に印加して前記ノズルからインク滴を射出させ、
前記第1の駆動パルスのパルス幅W1は、前記圧力発生室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとしたとき、1.4AL≦W1<1.8ALに設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
図1は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
次に、本発明における記録ヘッド3の一例を図2を用いて説明する。図2はせん断モード型の記録ヘッドの一例を示しており、(a)はその概観斜視図、(b)は断面図である。
この隔壁32の変形動作による記録ヘッド3のインク滴の射出動作の説明に先立ち、記録ヘッドの基本的なインク滴射出動作について図3〜図6を用いて更に説明する。
このように少なくとも一部が電気・機械変換手段である圧電材料で構成された隔壁32によって区画された複数のチャネル31を有する記録ヘッド3を駆動する場合、隣合うチャネル31で一つの隔壁32を共用しているため、一つのチャネル31の両隔壁32がインク滴の射出動作のために屈曲変形すると、その両隣のチャネル31が影響を受ける。このため本発明では、隔壁32を挟んで互いに隣合う3つのチャネル31をまとめて1つの組として、ノズル列を構成している全てのチャネル31を複数の組に分割し、各組内のチャネル31のインク滴射出動作を時分割で順次行うように駆動制御する3サイクル駆動を行う。
記録ヘッド3には、図1に示すように、インク供給部5からインクが供給される。インク供給部5は、インクを貯留するメインタンク51、該メインタンク51内のインクを記録ヘッド3に向けて供給するインク供給管52、53、インク供給管52に介設され、インクを所定量ずつ移送するための正逆回転可能な送液ポンプ54、インク供給管52と53との間に介設され、メインタンク51から供給されるインクを一旦貯留すると共に、記録ヘッド3のノズル34a内のメニスカスにかかる圧力を設定する圧力設定手段としてのサブタンク55、該サブタンク55内のインク液量を検出する液量検出装置56、該サブタンク55内の圧力を検出する圧力検出装置57、サブタンク55内を大気開放する大気開放弁58、送液ポンプ54とサブタンク55との間のインク供給管52に介設された開閉弁59を有している。
以上のようにノズル34a内のメニスカスにかかる圧力が所定値範囲内に設定された3サイクル駆動を行う記録ヘッド3を備えた本発明に係るインクジェット記録装置1において、インク滴射出のために隔壁32に印加される駆動パルスは、図4のようにチャネル31内の負の圧力を発生させる第1の駆動パルスと、この第1の駆動パルスの印加終了に続いて印加され、チャネル31内の正の圧力を発生させる第2の駆動パルスとを有する駆動パルスであるが、チャネル31内に負の圧力を発生させるための第1の駆動パルスのパルス幅W1は、1.4AL≦W1<1.8ALに設定される。
以上のように、本発明に係るインクジェット記録装置1によれば、駆動周波数の低下を抑え、3サイクル駆動に適用した場合の射出安定性を確保したまま、インク滴の液量を増加させることができる効果が得られるが、本発明においては、ノズル34aから0.5mm飛翔後のインク滴の速度が、6m/s以上8m/s以下となるように設定することが好ましい。インク滴の速度が6m/s以上であれば、画像記録時の着弾位置ずれを抑制することができ、8m/s以下であれば、インク滴射出時のサテライトの発生を抑制でき、サテライトに起因する射出不良を低減することができる。
本発明に係るインクジェット記録装置1において、駆動パルス発生部4は、ノズル34aからインク滴を射出するチャネル31の隔壁32に形成されている駆動電極には、図12に示したような第1の駆動パルス41と第2の駆動パルス42とからなる駆動パルス40を印加して記録媒体Pに対する画像の記録動作を行うが、画像記録動作中において、画像データがなくノズル34aからインク滴を射出しないチャネル31、すなわち画像記録に関与しないチャネル31の両隔壁32に形成されている駆動電極には、第1の駆動パルス41を印加せず、第2の駆動パルス42のみを印加することが好ましい。
本発明に係るインクジェット記録方法は、かかるインクジェット記録装置1を用いて記録媒体Pにインクジェット画像を記録形成するものである。
本発明において使用される顔料を含有するインクとしては、水系インクを好ましく用いることができる。水系インクとしては、少なくとも水と顔料、水溶性樹脂、水溶性有機溶剤、および界面活性剤を含有する水系のインクジェットインクが好適である。
本発明において、顔料を含有するインクとしては、以上のような水系インクの他、顔料を含有するUVインクを用いることもできる。一般にUVインクは高粘度であり、着弾したインク滴によるドット径が拡がりにくく、ベタ部分において白抜けや白スジが発生し易いが、本発明におけるインク滴の液量増量効果によって、UVインクを用いて非吸収性又は微吸収性の記録媒体に画像記録を行っても、ドット径を拡げることができ、白抜けや白スジの発生が抑制された高品質な画像を記録形成することができる。
本発明に係るインクジェット記録方法において、画像記録前、画像記録中、画像記録後の少なくともいずれかにおいて、記録媒体Pを、画像記録面の裏面から加熱する加熱工程を有することが好ましい。特に、上記の水系インクを用いた場合、光沢が高く、耐擦性や接着性の高い画像を記録形成できる効果をより発揮することができる。加熱は記録媒体Pの画像記録面の裏面から行うので、画像を傷める心配はない。
以上のような加熱工程に加えて、あるいは加熱工程に代えて、画像記録後の記録媒体Pの乾燥を行う乾燥工程を設けることも好ましい。
(シアン顔料分散体の調製)
顔料分散剤としてDISPERBYK−190(ビックケミー社製)15質量%をイオン交換水60質量%に加え、ここへ2−ピロリジノン10質量%を混合した。この溶液にC.I.ピグメントブルー15:3を15質量%添加し、プレミックスした後、0.5mmジルコニアビーズを体積率で50質量%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料固形分15質量%のシアン顔料分散体を得た。
ジョンクリル70J(BASF社製)20質量%に、イオン交換水33.5質量%、ジプロピレングリコールプロピルエーテル10質量%、ジプロピレングリコールメチルエーテル10質量%、2−ピロリジノン5質量%、フッ素系界面活性剤メガファック(Megafac)F0.5質量%、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類の界面活性剤BYK−DYNWET800(ビックケミー社製)1質量%加えて攪拌した。次いで、前記攪拌混合液に前記シアン顔料分散体を20質量%加えて攪拌した後、1μmのフィルターによりろ過して水系インクからなるインク1を得た。
以下に示す組成のUVインクからなるインク2を得た。
顔料分散剤:アジスパーPB822(味の素ファインテクノ社製)1.60質量%
オキタセン化合物:OXT221(東亞合成社製)38.26質量%
OXT212(東亞合成社製)15.00質量%
脂環式エポキシ:セロキサイド2021P(ダイセル化学社製、分子量252)10.00質量%
サイクロマーM100(ダイセル化学社製、分子量196)20.00質量%
光酸発生剤:CPI−100(サンアプロ社製、プロピレンカーボネート50%溶液)8.00質量%
増感剤:DEA(川崎化成社製)2.00質量%
増感助剤:IRGANOX1076(チバ・ジャパン社製)1.00質量%
界面活性剤:KF351(信越化学工業社製)0.04質量%
図2と同様のせん断モード型の記録ヘッド(ノズル径:27μm、ノズル密度:360dpi、ノズル面と記録媒体との距離:2mm)を用い、図4と同様の矩形波(1AL=5.1μs、駆動電圧比=|+Von/−Voff|=2/1)からなる駆動パルスを用いて3サイクル駆動法によって駆動した。
ライン型の記録ヘッドを用い、搬送速度1m/sで記録媒体(PVCフィルム)を搬送し、5cm四方のベタ画像を形成し、そのときの白スジの有無を目視観察することにより以下の基準に従って評価した。
◎:白スジの無い良好な画像を得ることができた。
○:白スジがところどころ見られるが、許容できるレベルである。
△:白スジが画像の半分程度に見られる。
×:白スジが画像全体に見られる。
シリアル型の記録ヘッドを用い、記録媒体の搬送方向に対して垂直の1ドットの細線を双方向印字2パスで描画し、そのときの細線に対してドットの位置ずれを以下の基準に従って評価した。駆動周波数は10kHzに設定した。
◎:着弾位置ずれが全く無い良好な画像を得ることができた。
○:視認できる程度に着弾位置ずれがあるが、許容できるレベルである。
△:0.1〜0.5mm程度の着弾位置ずれが見られる。
×:0.5〜1mm程度の着弾位置ずれが見られる。
評価1で用いた記録ヘッドを用いて単体射出評価を行った。駆動周期5AL周期駆動で、1秒毎に偶数ノズル(偶数番目のノズル)と奇数ノズル(奇数番目のノズル)を切り替えて射出した際の安定射出性を以下の基準に従って評価した。
◎:液滴速度7m/s以上までインク欠(不射出)が無く良好に射出可能であった。
○:液滴速度6m/s以上までインク欠無く良好に射出可能であった。
△:液滴速度5m/s以上までインク欠無く良好に射出可能であった。
×:液滴速度4〜5m/sでインク欠、曲がりが発生した。
上記同様のせん断モード型の記録ヘッド(ノズル径:27μm、ノズル密度:360dpi、ノズル面と記録媒体との距離:2mm)を用い、図4と同様の矩形波(1AL=5.1μs、駆動電圧比=|+Von/−Voff|=2/1)からなる駆動パルスを用いて3サイクル駆動法によって駆動した。インクはいずれもインク1を使用した。
評価1で用いた記録ヘッドを用いて単体射出評価を行った。駆動周期5AL周期駆動で、連続60チャネル駆動した際の安定射出性を以下の基準に従って評価した。
◎:液滴速度8m/s以上までインク欠(不射出)無く良好に射出可能であった。
○:液滴速度6m/s以上までインク欠無く良好に射出可能であった。
△:液滴速度5m/s以上までインク欠無く良好に射出可能であった。
×:液滴速度4〜5m/sでインク欠、曲がりが発生した。
2、2A:搬送手段
21、22:ローラー
23:無端ベルト
24、25:ローラー対
24a、25a:支持ローラー
3:記録ヘッド
31、31A〜31C:チャネル(圧力発生室)
32、32A〜32D:隔壁(電気・機械変換手段)
32a:上壁部
32b:下壁部
33:カバー基板
33a:共通流路
34:ノズルプレート
34a:ノズル
341:ノズル面
35:プレート
35a:インク供給口
36A〜36C:駆動電極
4:駆動パルス発生部
5:インク供給部
51:メインタンク
52、53:インク供給管
54:送液ポンプ
55、55A:サブタンク
550:ケーシング
550a:基準面
551:凹部
551a:開口部
552:可撓性膜
553:内部空間
554:弾性部材
555:付勢力調整ねじ
56:液量検出装置
57:圧力検出装置
58:大気開放弁
59:開閉弁
6:フラットヒーター
61:加熱部
62:熱源
7:乾燥装置
40、400、403:駆動パルス
41、401、404:第1の駆動パルス
42、402、405:第2の駆動パルス
100:速度検出装置
101:検出光
102:発光素子
103:受光素子
Claims (9)
- 電気・機械変換手段からなる隔壁により区画され、該電気・機械変換手段の作動により前記隔壁を変形させて圧力を発生する複数の圧力発生室と、該圧力発生室に連通して圧力の作用によりインク滴を射出するノズルと、前記圧力発生室に顔料を含有するインクを供給するインク供給部と、前記電気・機械変換手段を駆動する駆動パルス発生手段とを有し、前記隔壁を挟んで互いに隣合う3つの前記圧力発生室を1つの組として前記圧力発生室を複数の組に分け、各組内の前記圧力発生室を順次駆動させてインク滴を前記ノズルから射出するように駆動制御されるインクジェット記録装置において、
前記駆動パルス発生手段は、前記ノズル内のメニスカスにかかる圧力が−20cmAq以上−5cmAq以下の範囲内に設定された条件下で、前記圧力発生室内に負の圧力を発生させる第1の駆動パルスと、これに続き前記圧力発生室内に正の圧力を発生させる第2の駆動パルスとを前記電気・機械変換手段に印加して前記ノズルからインク滴を射出させ、
前記第1の駆動パルスのパルス幅W1は、前記圧力発生室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとしたとき、1.4AL≦W1<1.8ALに設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記第2の駆動パルスのパルス幅W2は2ALであることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
- 前記第1の駆動パルス及び前記第2の駆動パルスは矩形波であることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット記録装置。
- 前記駆動パルス発生手段は、前記ノズルからインク滴を射出する前記圧力発生室の前記電気・機械変換手段には前記第1の駆動パルスと前記第2の駆動パルスを印加し、前記ノズルからインク滴を射出しない前記圧力発生室の前記電気・機械変換手段には前記第2の駆動パルスのみを印加することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記ノズルから0.5mm飛翔後のインク滴の速度が、6m/s以上8m/s以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクは水系インクであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクはUVインクであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録装置を用いて、記録媒体として非吸収性記録媒体あるいは微吸収性記録媒体にインクを射出して画像記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
- 画像記録前、画像記録中、画像記録後の少なくともいずれかにおいて、前記記録媒体を、画像記録面の裏面から加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項8記載のインクジェット記録方法。
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