JP2006076202A - 液体吐出装置及び電界付与方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ER効果を有する液体を用いて被吐出媒体上に形成されるドットの着弾干渉やにじみ、拡がり、混色などを防止し、生産効率を落とすことなく被吐出媒体上に高品質の画像等を形成する液体吐出装置及び電界付与方法を提供する。
【解決手段】印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから吐出された記録紙１６上に着弾したインク滴１００は、その表面にコロナ放電発生部４１から照射されるイオン１０２が付着し、イオン１０２と下面電極１０４との間には電界が生成され、この電界がインク滴１００に作用しER効果を発現させる。インク滴が記録紙１６上に着弾すると同時にコロナ放電部４１からインク滴の表面へイオンが付着し、インク滴１００はER効果により粘度が上昇するので、着弾干渉によるドットのにじみ、拡がり、複数色の混色などを防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は液体吐出装置及び電界付与方法に係り、特に電気粘性効果を発現する液体を用いた液吐出装置における画像等の形成技術に関する。

近年、画像やドキュメント等のデータ出力装置としてインクジェット記録装置が普及している。インクジェット記録装置は印字ヘッドに備えられたノズルをデータに応じて駆動させ、該ノズルから吐出されるインクによって記録紙などのメディア上に画像（データ）を形成することができる。

インクジェット記録装置では、印字画像の高品質化や生産効率の向上に対する要求が高くなっている。印字画像の高品質化を実現するためには、画像を構成するドットのサイズをできるだけ小さくし、この微小サイズのドットを高密度に配置させればよい。また、生産効率を向上させるためには、印字ヘッドの走査或いはメディアの搬送を高速化し、これに合わせて吐出周期を短くするように走査系、搬送系及び吐出タイミングの制御を行えばよい。

一方、ドットを高密度に配置させると隣り合うドットや近隣に位置するドットが互いに重なり、このようなドットを形成するインクを短い吐出周期で吐出させた場合には、先にメディア上に着弾したインクが定着する前に、次のインクがメディア上に着弾してしまい、先に着弾したインクと後に着弾したインクとの相互干渉 (着弾干渉）によって、色むらや線幅のばらつきなどが生じることがある。

また、一般的に、低粘度のインクを使用することによりにじみ、ドット拡がり、混色などが生じることがあり、これらの現象によって印字画像の品質を著しく低下させてしまう。

インクジェット記録装置では、このような着弾干渉やにじみなどによる印字画像の品質低下を抑制するために、電界を作用させることで粘度が大きくなる電気粘性効果（ER効果）を持ったインクを用いてメディア上に画像を形成する方法が提案されている。ER効果を持ったインクを大別すると、誘電体微粒子が液体内に分散し、電界により分極した粒子が電界方向に橋や鎖状のクラスタを形成し、この橋等が液体の粘度を上昇させる分散型や、液体内の分子やドメインが電界をかけると電界方向に配向し、異方性を示す均一系がある。

特許文献１に記載された画像形成方法では、ER効果を有する記録体に電界を付加することで、記録体の浸透を抑制し、にじみや濃度低下を防止するように構成されている。

また、特許文献２に記載された記録装置では、記録ヘッドにより電気粘性効果を有する記録液を電界が形成された中間転写媒体に付着させ、中間転写媒体上で記録液の粘度を上昇させてドットの過剰な広がりや混色を防ぎ、記録液が乾燥してその粘度が大きくなった状態、又は記録液の電気粘性効果により記録液の粘度が大きくなった状態で中間転写媒体から被転写媒体への転写が行われるように構成されている。

また、特許文献３に記載された記録装置では、記録ヘッドによりER効果を有する記録液滴を電界が印加された被転写媒体上に付着させて被転写媒体上での記録液の粘度を大きくし、この記録液によって形成されたドットのひげ、にじみ、混色を防ぎ、記録液の乾燥及び被転写媒体への浸透が進み、にじみ及び混色がおこらなくなるまで電界を維持するように構成されている。
特開平２−２１２１４９号公報 特開平５−４３４２号公報 特開平５−４３４３号公報

しかしながら、ER効果を持ったインクは作用させる電界の方向、電界の強度に応じてインク粘度の増加する割合が変わる性質を有し、電界を付加すると瞬時に見かけの粘度が大きくなり、電界を遮断するとその粘度は元に戻ってしまう可逆性を有している。そのために、電界の発生タイミングや発生時間（期間）をインクの吐出に合わせて制御しなければならない。

特許文献１に記載された画像形成方法では、電極或いはコロナ帯電器によって発生される電界の下を記録体が付着した記録部材が通過するように構成されており、この構成では、記録体にER効果を発現させ得るだけの電界を発生させることは難しい。

また、特許文献２に記載された記録装置及び、特許文献３に記載された記録装置では、中間転写媒体、被記録媒体（メディア）を記録前に帯電させる方式であり、この方式では空中放電等によって電界の強度が弱められてしまい、その結果、記録液に対してER効果を発現させるために十分な電界を得ることができない。また、記録液がメディアに定着するまでの間、記録液に作用させる電界を保持しなければ、着弾干渉や記録液のにじみ、ドットの拡がりを抑制することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ER効果を有する液体を用いて被吐出媒体上に形成されるドットの着弾干渉やにじみ、拡がり、混色などを防止し、生産効率を落とすことなく被吐出媒体上に高品質の画像等を形成する液体吐出装置及び電界付与方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、被吐出媒体に電気粘性効果を有する液体を吐出させる吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドから前記被吐出媒体上へ吐出された液滴の着弾と略同時に該液滴の表面に電荷を照射する電荷照射手段と、前記電荷照射手段と対向する位置に設けられ、前記被記録媒体の液滴着弾面と反対側面に接する面形状を有する電極と、を備えたことを特徴とする。

被吐出媒体上に着弾した液滴の表面と被吐出媒体を接触させる電極との間に電界を形成し、被吐出媒体上へ着弾した液滴に、この電界を着弾と略同時に作用させるので、被吐出媒体上へ着弾したインク滴に対して着弾時から確実にER効果を発現させ、効果的に着弾液滴の粘度を上昇させることができる。また、導電性を有する被吐出媒体やある程度の厚みを有する被吐出媒体上の液滴にもER効果を発現させるように電界を生成することが可能になる。

電界照射手段によって電荷を照射可能な領域（電荷照射領域）には、吐出ヘッドから吐出される液滴の被吐出媒体上の着弾位置を含んでおり、被吐出媒体に着弾した液滴は着弾と略同時にその表面を帯電させることができる。

なお、着弾後も液滴に電荷を照射させ続けることで、該液滴に対して電気粘性効果を維持させることができる。

被吐出媒体は、吐出ヘッドによって吐出された液滴を受ける媒体であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、その他材質や形状を問わず様々な媒体を含み、記録媒体、記録メディア、印字媒体、被画像形成媒体などと呼ばれるものを含む。

液体にはインク、レジスト、薬液、処理液など、吐出ヘッドに形成された吐出孔 (ノズル）から吐出させることができる様々な液体を含んでいる。なお、固体インクを吐出までに液体化するソリッドインクを含んでいてもよい。

吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたって吐出孔が並べられたフルライン型吐出ヘッドや、被吐出媒体の全幅に対応する長さよりも短い長さにわたって吐出孔が並べられた短尺ヘッドを被吐出媒体の幅方向に走査させながら被吐出媒体上に液滴を吐出させるシリアル型吐出ヘッド（シャトルスキャン型記録ヘッド）などがある。

また、フルライン型の吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、被吐出媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。

電荷照射手段から照射（放出）される電荷には、正電荷或いは負電荷を有するイオンや電子などがある。電荷照射手段にはイオン或いは電子等の電荷を発生させる電荷発生手段を備えてもよい。

電極の電位は０Ｖ（ＧＮＤ）としてもよいし、電荷照射手段から照射される電荷の逆電
位としてもよい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記電極は、接地電位或いは前記電界照射手段によって照射される電荷と逆極性を有する電位のうち何れか一方の電位であることを特徴とする。

電界照射手段の対向側の電極の電位を接地電位 (アース）或いは電界照射手段によって照射される電荷の電位と逆極性を有する電位にすることで、該電極側を基準電位とした電界を発生させることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記吐出ヘッドに対して前記被吐出媒体を相対的に搬送する搬送手段を備え、前記電荷照射手段は、少なくとも前記吐出ヘッドの前記搬送手段の搬送方向下流側に備えられることを特徴とする。

電荷照射手段は吐出ヘッドの被吐出媒体相対搬送方向下流側に備えられているので、被吐出媒体上に着弾した液滴に対して、着弾と略同時に電界を作用させ、且つ、継続的にER効果を得ることができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記吐出ヘッドの前記搬送手段の搬送方向下流側に配置され、前記被吐出媒体に着弾した液滴の定着を促進させる定着促進手段を備え、前記電荷照射手段は、前記吐出ヘッドによって吐出された液滴が前記被吐出媒体への着弾と略同時から前記定着促進手段によって前記液滴の定着促進が施される領域までの間、前記液体の表面に電荷を照射させることを特徴とする。

被吐出媒体上に着弾した液滴には、着弾と同時から被吐出媒体への定着が促進施される領域までの間電荷が与えられるので、該液滴によって被吐出媒体上に形成されるドットのにじみ、拡がりや着弾干渉を防止することができる。

液滴の定着を促進させる態様は、ＵＶ光や可視光、Ｘ線などを含む電磁波、電子線など
の放射線（輻射線）を液滴に照射させる放射線照射手段や、熱や送風によって液滴の溶媒を蒸発させる（乾燥させる）加熱手段（乾燥手段）などを用いて、当該液滴を硬化させる態様や、被吐出媒体内に液滴を浸透させる態様などがある。

なお、定着促進手段によって着弾液滴を完全に硬化及び浸透させるまで電荷を照射させる必要はなく、被吐出媒体上での混合やにじみを起こさない程度や被吐出媒体のハンドリングによって画像等の劣化が起こらない程度に液滴を硬化、浸透させるまで、電荷を照射すればよい。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記搬送手段は前記被吐出媒体を保持する保持手段を含み、前記保持手段は前記電極と兼用されることを特徴とする。

搬送手段内で被吐出媒体を保持する保持手段と被吐出媒体に接触するように設けられた電極とを兼用することで、装置の小型化及び装置構成の簡素化をすることができ、コストダウンに寄与する。

保持手段は、少なくとも被吐出媒体の被吐出領域に接触する部分に電極として機能する導電性部材を備えればよい。もちろん、保持手段全体を電極として機能する導電性部材で構成してもよいし、搬送手段全体を導電性部材で構成してもよい。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記吐出ヘッドは複数の吐出ヘッドを有し、少なくとも各ヘッドの前記被吐出媒体搬送方向の下流側の隣り合う位置に前記電荷照射手段を備えたことを特徴とする。

複数の吐出ヘッドを有する場合にはヘッドごとに電荷照射手段を備えるように構成されるので、各ヘッドから吐出された液滴に対して確実にER効果を発現させることが可能になる。

複数の吐出ヘッドを備える態様では、各ヘッドから異なる種類の液体を吐出させてもよいし、同一種類の液体を吐出させてもよい。例えば、カラー画像を形成する画像形成装置では、複数色に対応して色ごとに吐出ヘッドを備える態様や、色材と処理液に対応して吐出ヘッドを備える態様がある。

また、本発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。即ち、請求項７記載の発明に係る電気粘性効果を有する液体の電界付与方法は、吐出ヘッドから被吐出媒体上へ電気粘性効果を有する液体を吐出し、前記吐出ヘッドから吐出された液体が前記被吐出媒体上に着弾すると略同時に該液滴の表面に電荷を照射し、前記被吐出媒体の液滴着弾面と反対側面に接するように設けられた電極と、前記被吐出媒体に着弾した液滴の表面にある電荷と、の間に電界を形成し、前記被吐出媒体上に着弾した液滴に電気粘性効果を発現させることを特徴とする。

被吐出媒体上に着弾した液滴の定着を促進させる定着促進工程を備え、着弾と略同時から定着促進が施される領域まで電荷を照射させる態様が好ましい。

本発明によれば、電荷照射手段から照射され被吐出媒体上に着弾した液滴の表面に付着した電荷と、電荷照射手段に対向し被吐出媒体に接触するように設けられた電極と、の間に電界を発生させて、この電界を被吐出媒体上に着弾した液滴に着弾と略同一タイミングから作用させ、着弾と略同時に電気粘性効果を発現させるので、この液滴によって形成されるドットのにじみ、拡がりや着弾干渉を防止することができる。

以下、図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色（Ｂｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙ）ごとに設けられた印字ヘッドを有する印字部１２と、各印字ヘッドに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印字済みの記録紙１６（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

本インクジェット記録装置１０では、電気粘性効果（ER効果）を有するインク（ERインク）が用いられる。ERインクは電界を作用させると粘度が上昇する機能を有しており、記録紙１６上に着弾したインクに電界を作用させることで、様々なメディアが利用されるインクジェット記録装置において、記録紙１６上でのインク（インクにより形成されるドット）のにじみ、拡がりや、混色等の他のインク滴との干渉が防止（抑制）される。

また、ERインクには分散型インクや均一系インクといった、その構成が異なる複数の種類があるが、本インクジェット記録装置１０には何れの種類のERインクを用いてもよい。なお、本明細書では、特に断らずに、ERインクを単に「インク」と記載することがある。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッドに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッドと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３（保持手段）が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図１中不図示、図６中符号８８として記載）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の反時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の右から左へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に記録紙１６の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される記録紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

次に、図２及び図３を用いて印字部１２の詳細構造を説明する。

図２は、印字部１２及びその周辺の詳細構造を示す構成図であり、図３は、印字部１２周辺を上側から見た平面構造を示す平面図である。

印字部１２は、各色に対応した印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙと、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの印字領域全域をカバーするように設けられ、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから吐出されるインクに付着させるイオンをコロナ放電により発生させ、放出（放射）させるコロナ放電発生部４１と、記録紙１６上に着弾したインク滴を記録紙１６に定着させるインク定着促進部４２と、を備えている。

また、図３に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを記録紙搬送方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってノズルが複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の送り方向（以下、記録紙搬送方向という。）に沿って上流側から黒（Ｂｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部１２によれば、副走査方向について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙１６の全面に画像を記録するシングルパス印字を行うことができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、本例では、ＢｋＭＣＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図２及び図３に示したコロナ放電発生部４１は、記録紙１６上に着弾したインク滴１００に作用させる電界（図２中不図示、図７中符号１２０として記載）を発生させるために、インク滴表面に付着させるイオン１０２（電荷）をコロナ放電により生成し、放出する手段である。

コロナ放電発生部４１には、針状電極、コロトロン、スコロトロン等を適用することができる。なお、コロナ放電発生部４１に代わり、電子（負電荷）を発生させる電子線照射装置を用いて、記録紙１６上に着弾したインク滴１００の表面にイオン１０２に代えて電子を放出させてもよい。

本例に適用されるコロナ放電発生部４１は、印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの長手方向（主走査方向と略平行な方向）に沿って、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙと略同一の長さを有する複数のワイヤー状の電極が用いられる。該電極には高圧電源（図２中不図示、図６中符号９４として図示）より数キロＶから数十キロＶの電圧が印加されると、図２に示すように、該電極を中心として放射状にイオン１０２が放出される。なお、図２中、斜線で図示した符号１０３はイオン１０２の放出領域を示しており、この放出領域１０３は各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから吐出されるインク滴の記録紙１６上における着弾位置を含むようにコロナ放電発生部４１の配置が決められている。

また、コロナ放電発生部４１から放出されたイオン１０２が記録紙１６と反対方向へ拡散しないように、イオン１０２の放出方向を規制する規制部材４３を備えている。

なお、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙが有するノズル内のインクにイオンが付着して、ノズル内のインクの粘度上昇によって吐出異常が起こることを避けるために、コロナ放電発生部４１によって放出されるイオン１０２からノズル内のインクを保護する保護部材を備える態様が好ましい。該保護部材はコロナ放電発生部４１から放出されるイオン１０２を電気的に中和させる部材でもよいし、該イオン１０２からノズルを遮蔽する部材でもよい
図２及び図３に示すコロナ放電発生部４１は、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから吐出されるインクが着弾する印字領域及びインク定着促進部４２によるインク定着促進領域をカバーし得るように、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの記録紙搬送方向下流側にそれぞれ設けられている。

また、図２に示すように、記録紙１６の直下（印字面と反対側の面）には面状の下面電極１０４が配置される。本例では、下面電極１０４は吸着ベルト搬送部２２のベルト３３と兼用される。

このような構成によって、記録紙１６に着弾したインク滴には、着弾とほぼ同時に電荷が付与され、更に、電荷を付与し続けることで電気粘性効果を維持し続けることが可能になる。

図２に示す態様では、下面電極１０４は０Ｖ（ＧＮＤ）とするが、下面電極１０４はインク液滴表面のイオン１０２の電位と逆電位（逆極性の電位）としてもよい。

即ち、下面電極１０４であるベルト３３は、記録紙１６との接触面に金属等の導電性部材が用いられ（或いは、記録紙１６との接触部分に導電部材を備え）、記録紙１６の搬送機能及び記録紙１６上に着弾したインク滴に作用させる電界の基準電位電極（記録紙１６の下面電極１０４接触面（裏面）を基準電位にする電極）として機能する。

なお、ベルト３３が巻き掛けられているローラ３１及びローラ３２は、少なくともベルト３３と接触する面に導電性材料が用いられ、ローラ３１及びローラ３２を０Ｖに接続することで、ローラ３１及びローラ３２を介してベルト３３ (即ち、下面電極１０４）は０Ｖ電位となる。

本例では、ローラ３１及びローラ３２の両方を０Ｖ電位にする態様を示したが、ローラ３１及びローラ３２のうち少なくとも何れか一方を０Ｖ電位にすればよい。

また、印字ヘッド１２Ｙの後段には、インク定着促進部４２が設けられている。インク定着促進部４２は、記録紙１６上に着弾したインク滴を記録紙１６への定着を促進させる手段であり、例えば、熱や送風によって画像面を乾燥させる加熱ファンや、浸透系インクを用いる場合のインク溶媒の浸透を促進させる手段、ＵＶ硬化型インクにＵＶ光を照射させるＵＶ光源などがある。

また、これらのほかにも、熱硬化型インクを硬化させるヒータやソリッドインクを冷却等によって固化させる手段、化学反応によりインク滴を固化させる手段などがある。

なお、必ずしも定着促進部４２によってインクを完全に定着させる（反応が完了した状態にする）必要はなく、その後の工程 (下流側の工程）のハンドリングによって画像劣化が起こらない程度にインク滴を硬化、浸透させればよい。

ここでいうハンドリングとは［１］搬送時のローラやガイド等と画像面との擦れ、［２］ストッカー（プリント集積部）におけるプリント同士の擦れ、［３］仕上ったプリントを実際に取り扱うときに種々の物体による擦れ、などを意味している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙによるインク吐出幅よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列と、からなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙにより印字された画像を読み取り、各印字ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部２４の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面の表面状態や光沢度を制御する。

こうして生成されたプリント物は、図１に示す、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

〔ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｂｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。

図４(a) は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図４(b) はその一部の拡大図である。また、図４(c) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図５はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図４(a) 、(b) 中の５−５線に沿う断面図）である。

記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図４(a) 〜(c) 及び図５に示したように、インク滴が吐出されるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。

即ち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図４(a) 、(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が記録紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。

また、図４(c) に示すように、短尺の２次元に配列された印字ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。

図５に示すように、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。

圧力室５２の天面を構成している加圧板 (振動板）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３は図４(b) に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなる。

すなわち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。例えば、主走査方向にノズル列が１列配置されていてもよいし、副走査方向に複数のノズルを有する配置でもよい。

また、本例ではアクチュエータ５８の変形によって圧力室５２内のインクに吐出力を与える方式を示したが、圧力室５２（インク室）内にインクを加熱するヒータを備え、インクを加熱して得られるバブルの圧力によってインクを吐出させるサーマル方式を用いてもよい。

〔ノズルのメンテナンスの説明〕
次に、本インクジェット記録装置１０のノズルメンテナンスについて説明する。

一般に、インクジェット記録装置では、印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。また、ノズル５１内のインクにER効果が発現した結果、ノズル内のインク粘度が上昇してしまうことがある。このような状態になると、アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。

このような状態になる前に（アクチュエータ５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）アクチュエータ５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべく不図示のキャップ（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）が行われる。

更に、図１〜３に示す、印字検出部２４の検出結果に基づいて各ノズルの吐出異常を判断し、吐出異常と判断されたノズルを対象に予備吐出が行われる。

一方、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、アクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０に前記キャップを当て、吸引ポンプ (不図示）で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク（不図示）へ送液する。

この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。

〔制御系の説明〕
図６はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

画像メモリ７４には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、画像メモリ７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバである。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってインク定着促進部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成したドットデータをヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０においてインク色ごとのドットデータ（画像情報）に変換される。即ち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＢｋＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられるドットデータに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｂｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙのアクチュエータ５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

プログラム格納部９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。

なお、プログラム格納部９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

印字検出部２４は、図１〜図３で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所定の信号処理を行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる読取情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行う。

コロナ放電制御部９２は、システムコントローラ７２からの指令に応じてコロナ放電発生部４１の制御を行う。印字ヘッド５０（１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ）の打滴制御に合わせて、印字ヘッド５０の印字領域及びインク定着領域にイオンを放出するようにコロナ放電の制御が行われる。ER効果を発現させるために必要な電界強度は数キロ（Ｖ／
ｍｍ）から数十キロ（Ｖ／ｍｍ）であり、本例のコロナ放電では、数キロＶ〜数十キロＶ
の電圧が高圧電源９４からコロナ放電発生部４１へ供給される。

〔電気粘性インクの詳細説明〕
次に、図７を用いて、本インクジェット記録装置１０に用いられるERインクについて説明する。

本インクジェット記録装置１０では、記録紙１６の印字面（表面）側１６Ａに着弾したインク滴１００の表面にはコロナ放電発生部４１から放出されたイオン１０２が付着し、インク滴１００の表面を正の電荷で帯電させる。

一方、図７に示す下面電極１０４は負の電位に接続され、記録紙１６のベルト３３と接触するベルト接触面（裏面）側１６Ｂは負電位となり、その結果、インク滴１００を貫通するようにイオン１０２から下面電極１０４に向かう電界１２０が形成される（電界１２０による電流が発生する）。

なお、図７に示す電界１２０は、イオン１０２及び下面電極１０４間に発生する電界の概略を示しており、実際には、１つの液滴に対して複数のイオンと下面電極１０４との間に複数の電界が発生し、これらを合成した合成電界が各液滴に作用する電界となる。

図６にも説明したように、ER効果を発現させるには数キロ（Ｖ／ｍｍ）から数十キロ（
Ｖ／ｍｍ）の強度を有する電界をインク滴に印加する必要があり、このような高電圧を大
気中で放電させないように維持することは非常に難しい。

即ち、インク滴１００の表面と記録紙１６の裏面側１６Ｂとの間にER効果を発現させるために必要な電界を発生させることで、ER効果を発現させるために必要な電界強度（電圧）を維持し、効果的にER効果を発現させることができる。

なお、図２でも説明したように、記録紙１６の裏面側１６Ｂは、図７に示すように、インク滴１００の表面に付着するイオンと逆電位としてもよいし、図２に示すように０Ｖと
してもよい。

また、下面電極１０４を用いて記録紙１６の裏面側１６Ｂを所定の基準電位に固定することで、インク滴１００の表面と記録紙１６の裏面側１６Ｂとの間に確実に電界を発生させることができ、ER効果を確実に発現させることができる。

また、金属薄板などの導電性メディアやある程度の厚みを持ったメディアなど、メディアを帯電させる方法ではインクに電界を作用させにくく、ER効果を発現させることが困難なメディアを用いてもER効果を発現させることができる。

〔変形例〕
次に、図８を用いて、上述したインクジェット記録装置１０の変形例を説明する。

図８は本実施形態の変形例に係るインクジェット記録装置１０の印字部１２の構成を示す概略構成図である。なお、図８中、図２と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８に示す応用例では、吸着ベルト搬送部２２を用いたベルト搬送に代わり、ドラム２００を用いたドラム搬送が用いられる。ドラム２００の記録紙保持面２０２には下面電極１０４が設けられ、該下面電極１０４はドラム２００を介して０Ｖとなっている。

図８に示すドラム２００を反時計回り（図８中矢印線で示す方向）に回動させると、ドラム２００に保持（例えば、吸着保持）されている記録紙１６は印字ヘッド１２Ｂｋ側から印字ヘッド１２Ｙ側へ向かって搬送され、各印字ヘッド１２Ｂｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙから打滴されるインク滴によって記録紙１６上に所望の画像が形成される。

なお、図８では、図を簡略化するために、図１及び図２に示したインク定着促進部４２の後段に設けられている印字検出部２４は省略されている。

本例では、印字ヘッド１２Ｂｋの記録紙搬送方向上流側にもコロナ放電発生部４１が設けられており、印字ヘッド１２Ｂｋの印字領域よりも記録紙搬送方向上流側にも、イオン放出領域が設けられている。

このように構成することで、記録紙搬送方向の最上流側にある印字ヘッド１２Ｂｋから打滴されたインクが記録紙１６上に着弾したタイミングから該インク滴に確実にイオンを付着させることができる。

上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０では、記録紙１６上に着弾したERインクへ電界を付与ために、イオン１０２を放出させるコロナ放電発生部４１と記録紙１６の裏面側に下面電極１０４を備えたので、効果的にER効果を発現させることができ、更に、導電性メディアやある程度の厚みを有するメディアなどでもER効果を発現させることができる。

また、コロナ放電発生部４１によってイオン１０２を放出させる領域（電界印加領域）はインクの着弾位置からインクの定着位置までをカバーするように構成するので、ドットにじみ、ドット拡がり、着弾干渉を抑制した状態で記録紙１６にインクを定着させることができる。

下面電極１０４をローラ又はベルトで構成することで、下面電極１０４に記録紙搬送手段としての機能を持たせることができ、装置構成を簡素化することができ、コストダウンに寄与する。

本実施形態では、印字ヘッドに備えられたノズルから吐出されるインクによって記録メディア上に画像を記録するインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、被吐出媒体（ウエハ、プリント基板等）上に液体（水、処理液、レジスト等）を吐出させる液体吐出装置（ディスペンサ等）にも広く適用可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の基本構成図 図１に示した印字部の詳細を示す構成図 図１に示したインクジェット記録装置の印字周辺の要部平面図 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図 図４の５−５断面に沿った断面図 本実施形態に係るインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 電気粘性インクの原理を説明する図 図２に示す印字部の変形例を示す構成図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｂｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，５０…印字ヘッド、１６…記録紙、２２…吸着ベルト搬送部、３３…ベルト、４１…コロナ放電発生部、４２…インク定着促進部、７２…システムコントローラ、９０…プログラム格納部、９２…コロナ放電制御部、９４…高圧電源、１０２…イオン、１０４…下面電極、１２０…電界、２００…ドラム、

Claims (7)

1. 被吐出媒体に電気粘性効果を有する液体を吐出させる吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドから前記被吐出媒体上へ吐出された液滴の着弾と略同時に該液滴の表面に電荷を照射する電荷照射手段と、
   前記電荷照射手段と対向する位置に設けられ、前記被記録媒体の液滴着弾面と反対側面に接する面形状を有する電極と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記電極は、接地電位或いは前記電界照射手段によって照射される電荷と逆極性を有する電位のうち何れか一方の電位であることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
3. 前記吐出ヘッドに対して前記被吐出媒体を相対的に搬送する搬送手段を備え、
   前記電荷照射手段は、少なくとも前記吐出ヘッドの前記搬送手段の搬送方向下流側に備えられることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出装置。
4. 前記吐出ヘッドの前記搬送手段の搬送方向下流側に配置され、前記被吐出媒体に着弾した液滴の定着を促進させる定着促進手段を備え、
   前記電荷照射手段は、前記吐出ヘッドによって吐出された液滴が前記被吐出媒体への着弾と略同時から前記定着促進手段によって前記液滴の定着促進が施される領域までの間、前記液体の表面に電荷を照射させることを特徴とする請求項３記載の液体吐出装置。
5. 前記搬送手段は前記被吐出媒体を保持する保持手段を含み、前記保持手段は前記電極と兼用されることを特徴とする請求項３又は４記載の液体吐出装置。
6. 前記吐出ヘッドは複数の吐出ヘッドを有し、
   少なくとも各ヘッドの前記被吐出媒体搬送方向の下流側の隣り合う位置に前記電荷照射手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。
7. 吐出ヘッドから被吐出媒体上へ電気粘性効果を有する液体を吐出し、前記吐出ヘッドから吐出された液体が前記被吐出媒体上に着弾すると略同時に該液滴の表面に電荷を照射し、前記被吐出媒体の液滴着弾面と反対側面に接するように設けられた電極と、前記被吐出媒体に着弾した液滴の表面にある電荷と、の間に電界を形成し、前記被吐出媒体上に着弾した液滴に電気粘性効果を発現させることを特徴とする電界付与方法。
   

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