JP2010194765A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力速度（印写スループット）が速い液体噴射記録装置が連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物の裏面への記録液体付着（裏写り）を防止する。
【解決手段】印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の複数の記録媒体を空気層を介して積層、保持する複数段の保持手段よりなる印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記複数段の段数は、単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めた。
【選択図】図１６

Description

本発明は、記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行う液体噴射記録装置における印写後の被印写面の未乾燥インクによる裏写り防止に関する。

インクジェット印刷が、デジタル制御の電子印刷の分野における優れた製品として認められるようになってきたのは、例えば、その非衝撃性、低騒音性、およびシステムの簡単さのような種々の利点のためである。このため、インクジェット記録装置は、家庭用、オフィス用、およびその他の領域で商業的な成功をおさめてきた。

従来、カラーインクジェット印刷は、ドロップオンデマンド型および連続流型という２つの技術が開発されてきた。両技術とも、提供されるインクの各色について独立したインク供給がなされ、インクは、プリントヘッドに形成された経路を通じて供給される。各経路には、ノズルが備えられており、ここから、インク滴が選択的に押し出されて、記録媒体上に付着させられる。各技術は、印刷に用いられる各色のインクについて別々のインク供給システムを必要とする。通常、減法混色の三原色、すなわち、シアン、イエロー、マゼンタが用いられるのは、これらの色が数百万もの知覚される色の組み合わせを作り出すことが可能であるからである。

ドロップオンデマンド型のインクジェット印刷においては、ピエゾ素子のような加圧アクチュエータ、あるいは熱による気泡の瞬時の膨張力を用いて、インク滴を発生させ、記録媒体上に衝突させる（特許文献１、２、３、４）。ピエゾアクチュエータあるいはヒータを選択的に作動させることにより、インク滴の形成および放出が生じて、このインク滴が、プリントヘッドと記録媒体の間の空間を通過して記録媒体に達する。印刷される画像の形成は、記録媒体とプリントヘッドを相対的に動かしつつ、個々のインク滴の形成を制御することによって実現される。

連続流型のインクジェット印刷においては、インク滴の連続的なストリームを作り出すために、加圧されたインク供給源が用いられる。従来の連続流型のインクジェット記録装置においては、静電帯電装置（electrostatic charging devices）が利用される（特許文献５）。この静電帯電装置は、フィラメント状のインク柱が個々のインク滴に分かれる点の近くに設けられ、インク滴は、帯電させられた上で、電位差が大きい偏向電極によって適切な位置に誘導される。印刷が行われない場合には、インク滴は、インク捕捉機構（ガター）の中に偏向させられて、再利用または廃棄される。印刷が行われる場合には、インク滴を、偏向させないで、そのまま記録媒体に達するようにする。あるいは、偏向させられたインク滴が記録媒体に達するようにする一方で、偏向させられていないインク滴がインク捕捉機構に集められるようにする場合もある。このような連続流型のインクジェット記録装置は、ドロップオンデマンド型の装置と比べて高速であるだけでなく高品質の画像形成が可能であるが、これに採用される静電偏向機構は、製造コストが高く、動作中の故障が比較的に多いという欠点もある。

これに対して最近、新しい連続流型のインクジェット記録装置システムが提案されている（特許文献６）。このシステムは、ノズル孔から噴出するインク柱に、ヒータによって弱い熱パルスを周期的に加えることにより、このインク柱を液滴に分離して、ノズルから間隔をあけた位置において、加えられた熱パルスと同期して複数の液滴を生じさせる。この液滴は、ノズル孔出口近傍のヒータから非対称的に加えられる熱パルスによって、偏向滴／非偏向（直進）滴に分けられる。

その後偏向滴は、その先において、気体流によって飛翔方向を変えられ、回収手段に捕獲され、非偏向（直進）滴は記録媒体に衝突し、印写が行われる。あるいは非偏向（直進）滴が、その先において、気体流によって飛翔方向を変えられ、回収手段に捕獲され、偏向滴が記録媒体に衝突し、印写が行われる構成であってもよい。

前述のようにインクジェット記録装置は、その非衝撃性、低騒音性、およびシステムの簡単さのような種々の利点により、シリアルプリンタとして広く世の中に受け入れられ、家庭用、オフィス用、およびその他の領域で商業的な成功をおさめてきており、今後の研究開発のステージは記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置に移りつつある。その際問題となるのは、印写後の被印写面のインクの乾燥である。

つまり印写物を重ねた際に、未乾燥のインク画像が乱れて画質低下を引き起こしたり、裏写りしたりして、印写物の価値を低下させる問題である。このような記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置は、古くから概念的には提案されてきており歴史も長く、例えば本発明者も、加熱領域を印写物の幅より大きくし、加熱能力に余裕を持たせたページプリンタ型の記録装置を提案している（特許文献７、８）。

しかしながら、出力速度（印写スループット）を考慮した液体噴射記録装置に関する提案は未だどこからもなされていない。

本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、出力速度（印写スループット）が速い液体噴射記録装置が連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物の裏面への記録液体付着（裏写り）を防止した新規な構成の液体噴射記録装置を提案することにある。

また第２の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の記録液体付着（裏写り）を防止する構成の具体的な条件の決め方を提案することにある。

さらに第３の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の他の特徴的な構成を提案することにある。

また第４の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に好適に使用できる液体噴射記録ヘッドユニットを提案することにある。

さらに第５の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他の特徴的な構成を提案することにある。

また第６の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他の特徴的な構成を提案することにある。

さらに第７の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に使用され、高速出力を可能ならしめる記録媒体を具体的に提案することにある。

また第８の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に使用され、高速出力を可能ならしめる記録媒体の他の具体的な構成を提案することにある。

さらに第９の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の他のより特徴的な構成を提案することにある。

また第１０の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他のより特徴的な構成を提案することにある。

さらに第１１の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他のより特徴的な構成を提案することにある。

また第１２の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他のより特徴的な構成を提案することにある。

本発明は前記目的を達成するために第１に、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の複数の記録媒体を空気層を介して積層、保持する複数段の保持手段よりなる印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記複数段の段数は、単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めた。

また第２に、上記第１に記載の液体噴射記録装置において、前記複数段の段数をＮ、前記１枚印写する時間をｔｐ（ｓ）、前記印写後の乾燥時間をｔｄ（ｓ）とする時、前記保管手段は、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐの関係を満たすＮ段に積層保持できる保管手段であるようにした。ここでＮは２以上の自然数である。

さらに第３に、上記第１もしくは第２に記載の液体噴射記録装置において、前記印写後記録媒体保管手段は、必要に応じて積層、保持する手段をはずし、印写後のＮ枚の記録媒体を前記空気層がない状態で積層保持できる保管手段であるようにした。ここでＮは２以上の自然数である。

また第４に、上記第１〜第３のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であるようにした。

さらに第５に、上記第１〜第４のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、印写前はロール状に保管され、印写後にカットされ、前記印写後記録媒体保管手段に積層保持されるようにした。

また第６に、上記第１〜第４のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、カットされた状態で供給され、印写されるようにした。

さらに第７に、上記第１〜第６のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であるようにした。

また第８に、上記第１〜第６のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であるようにした。

さらに第９に、上記第８に記載の液体噴射記録装置において、前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与するようにした。

また第１０に、上記第１〜第９のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記印写後記録媒体保管手段を覆うハウジングを有するとともに、該ハウジング内に空気流を送り込み、前記印写後の複数の記録媒体間の空気層の間に前記空気流を流すようにした。

さらに第１１に、上記第１０に記載の液体噴射記録装置において、前記空気流は前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流であるようにした。

また第１２に、上記第１０もしくは第１１に記載の液体噴射記録装置において、前記ハウジング内の印写後の複数の記録媒体を、誘電加熱手段を併用して乾燥させるようにした。

本発明の効果として上記第１の構成によれば、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の複数の記録媒体を空気層を介して積層、保持する複数段の保持手段よりなる印写後記録媒体保管手段とよりなる液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記複数段の段数は、単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めたので、出力速度（印写スループット）が速い液体噴射記録装置で連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物の裏面への記録液体付着（裏写り）を防止でき、先に印写した印写物の印写品質を低下させたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面を汚したりするということが皆無となった。

上記第２の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記複数段の段数をＮ、前記１枚印写する時間をｔｐ（ｓ）、前記印写後の乾燥時間をｔｄ（ｓ）とする時、前記保管手段は、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐの関係を満たすＮ段に積層保持できる保管手段であるようにしたので、高速で連続印写を行っても、印写物は空気層を介した状態で積層できるため、先に印写した印写物の印写品質を低下させたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面を汚したりするということが皆無となった。

上記第３の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記印写後記録媒体保管手段は、必要に応じて積層、保持する手段をはずし、印写後のＮ枚の記録媒体を前記空気層がない状態で積層保持できる保管手段であるようにしたので、連続印写後、すでに乾燥し終わった印写物をかさばらない状態で積層保持することが可能となった。

上記第４の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であるようにしたので、高速印写、高速かつ大量スループットが可能な新規な原理の液体噴射記録装置で、高速で連続印写を行っても、印写物は空気層を介した状態で積層できるため、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第５の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、印写前はロール状に保管され、印写後にカットされ、前記印写後記録媒体保管手段に積層保持されるようにしたので、印写時に高速出力可能な液体噴射記録装置に適した高速な記録媒体の搬送を行うことができるとともに、印写後に、先に印写した印写物の印写品質を低下させたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面を汚したりするということも防止できるようになった。

上記第６の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、カットされた状態で供給され、印写されるようにしたので、この装置本体に記録媒体カット手段を設ける必要がなく、装置が大掛かりになることを防止できた。

上記第７の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であるようにしたので、記録液体が瞬時にコートされた微粒子材料中に浸透し、必要以上に画素が広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体が瞬時にコートされた微粒子材料中に浸透し、乾燥が速いので、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第８の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であるようにしたので、記録液体付着後すぐに固化し、必要以上に画素が広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体がすぐに乾燥、固化するため、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第９の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与するようにしたので、色々な種類の記録媒体を使用してもその表面に記録液体固化材料を付与してから印写を行うため、記録媒体の種類にそれほど影響されなく、画素があまり広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体がすぐに乾燥、固化するため、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第１０の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記印写後記録媒体保管手段を覆うハウジングを有するとともに、該ハウジング内に空気流を送り込み、前記印写後の複数の記録媒体間の空気層の間に前記空気流を流すようにしたので、印写後の記録媒体を効果的に乾燥させることができるようになった。

上記第１１の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記空気流は前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流であるようにしたので、印写後の記録媒体をより効果的に乾燥させることができるようになった。

上記第１２の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記ハウジング内の印写後の複数の記録媒体を、誘電加熱手段を併用して乾燥させるようにしたので、印写後の記録媒体をさらにより効果的に乾燥させることができるようになった。

本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の模式図ならびに概略ブロック図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによる印写原理を説明するための断面図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドに使用されるインク噴射ノズル及びその周辺のヒータを示す図である。 上記インク噴射ノズルをアレイ状に配列した図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴形成原理を説明する図である。 上記インク液滴形成を行うための熱パルス駆動例ならびに偏向インク液滴形成のための熱パルス駆動例を示す図である。 上記偏向インク液滴形成のための熱パルス駆動例に対応して偏向する例を示す図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れを示す図である。 本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置によって、インク液滴が印写に使用されたり、回収されたりする原理を説明する図である． 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れの他の例を示す図である。 本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置によって、インク液滴が印写に使用されたり、回収されたりする他の原理を説明する図である． 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れのさらに他の例を示す図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドの気体噴射ノズル開口近傍の様子を説明する図である。 本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドの気体噴射ノズル開口およびインク噴射ノズル開口を共通の手段によって非印写時に記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽する例を示す図である。 上記共通の手段に加えてさらにインク噴射ノズル開口の目詰まり防止をより完全に行うための構成を示す図である。 本発明に係る高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置を利用して実際に印写するシステムを示す図である。 上記印写システムで記録媒体が搬送される様子を説明する図である。 本発明に係る印写システムで印写された帯状の記録媒体を示す図である。 上記記録媒体を切断して１枚ずつのカット紙状態になった様子を示す図である。 本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段の構造を説明する図である。 本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段の収容トレイの動作を説明する図である。 本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段の収容トレイの動作によって印写後記録媒体が保持される様子、および乾燥後に保管される様子を説明する図である。

本発明は従来より広く世の中に普及しているいわゆるシリアルプリンタ型のインクジェット記録装置ではなく、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有するような液体噴射記録ヘッドユニットを固定し、その印写部分に記録媒体を搬送して印写を行ういわゆるページプリンタ型のインクジェット記録装置である。その代表例としてここでは、連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の例を挙げて説明する。以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１は本発明における連続流型マルチノズルインクジェット記録装置構成の１例を模式的に示している。図中、１０は連続流型液体噴射プリントヘッド、２５０は印写後記録媒体搬送ローラ、２５２は印写前記録媒体搬送ローラ、３００は記録媒体、４００はコントローラ、４１０はインプットされるデータ、４１２はプリントヘッドドライブ回路、４１４は記録媒体搬送制御回路、４１６はインク回収／再利用ユニット、４１８はインク供給ユニット、４２０は気体流加圧ユニット、４２２は気体流加圧制御回路、４２４はインク供給制御回路を示している。

この例では、連続流型液体噴射プリントヘッド１０は記録媒体３００の被記録幅をカバーする印写能力を有するように被記録幅方向に多数のノズルを有するものとし、連続流型液体噴射プリントヘッド１０は固定し、記録媒体３００をＶｐで示した矢印方向に搬送移動させることによって高速の印写を行うようにしたものである。

図２は、本発明の連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の原理を説明するためにプリントヘッドの断面図を示したものである。図中、１０は連続流型液体噴射プリントヘッド、１１はプリントヘッドバックプレート、１２はプリントヘッド液室マニホールド、１４はノズルプレート、２４はプリントヘッド支持体、４２はインク流入口、５０はノズル開口、６０は加圧インク、８７は回収インク、９０は加圧気体流、９１は気体供給マニホールド、９２は気体供給路、９３は気体噴射ノズルプレート、９４は気体噴射ノズル開口、９５は加圧気体流入口、９６は気体流、９７は気体供給マニホールドカバー、９８は気体流供給ユニット、１２６は気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴、２００はインク回収手段、２０２はインク回収路、２０４は多孔質部材、２０６はガター、２０８はインク回収吸引部、２１０は吸引された空気流、２１２はインク及び気体流吸引スロット、２２０はインク吸引マニホールド、３００は記録媒体を示している。この図は断面図であるため、実際の構成においては、ノズル開口５０がこの図の奥行き方向（紙面に対して垂直方向）に複数個配列されている。

この例では、インク流入口４２からプリントヘッド液室マニホールド１２内に導入された加圧インク６０は、ノズル開口５０より噴出し、後述する手段によりインク滴に分裂し、Ｖｄの速度で飛翔する。このインク滴は、そのまま直進すると前方にある記録媒体３００に衝突し、印写画像となる。

一方、直進しないで後述する手段によって、図の垂直方向（ノズル開口５０が複数個配列されている方向）に偏向させられたインク滴は、気体噴射ノズル開口９４からＶｇの速度で噴出される気体流９６により、図の下方にさらに方向を変えるように作用を受け、インク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６に捕獲、回収され、それが溜まったものが図の回収インク８７である。

ここで、印写に使用されない偏向させられたインク滴は、気体噴射ノズル開口９４からＶｇの速度で噴出される気体流９６によりさらに方向を変えて、インク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６の方向に向かうが、本発明のインク回収吸引部２０８では、吸引された空気流２１０を流す（吸引する）ことによって、より確実にインク回収を行うようにしている。

ここでインク液滴噴射のための条件を示す。本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置においては、加圧インク６０は、０．２ＭＰａ〜１ＭＰａの圧力でノズル開口５０より噴出し、飛翔時のインク液滴の速度は、Ｖｄ＝１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとされる。この圧力ならびに速度は、後述する熱パルスを加える周波数および１滴のインク液滴の直径Ｄにも関連し、一般にλｄ／Ｄ＝４〜６となるように定めることによって良好な均一インク液滴が得られる。

図３は、本発明の１つのノズル開口５０およびその周辺を正面（図２の右側）から見た図であり、図中、２８はノズル右側ヒータ下アドレス電極、２９はノズル左側ヒータ下アドレス電極、３０はノズル左側ヒータ、３６はノズル左側ヒータ上アドレス電極、３７はノズル右側ヒータ上アドレス電極、３８はノズル右側ヒータ、５０はノズル開口である。図４はこのノズル開口５０がＳｄｎの間隔で複数個配列した例である。間隔Ｓｄｎは、最終的な印写密度に関連し、例えば、４２．３μｍ〜１０．６μｍ（印写密度６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ相当に対応）とされ、それに対応した開口サイズＤｄは、φ２３μｍ〜φ５μｍとされる。なおこの部分の奥行き（ノズル部厚さ）は、２０μｍ〜５μｍとされる。

このようなノズル開口５０が複数個配列されたいわゆるマルチノズルプレートは、インク流入部となる共通のスロットから個別のノズル先端部分までＳｉ基板等を利用し、異方性エッチング、等方性エッチング、湿式エッチング、ドライエッチング等の半導体プロセス技術を組み合わせて製作することができる。

また、ノズル開口出口部分の周辺に形成される上記ヒータやそれに接続されるアドレス電極も、蒸着、スパッタリング等の薄膜形成技術ならびにフォトリソ、エッチング技術を組み合わせて、窒化Ｔａ、硼化Ｈｆ等の発熱材料による薄膜構造のヒータ／Ａｌ等の電極パターンとして形成できる。なお、最終的に形成されたノズル開口のインクの通り道や、ヒータ／電極表面は、インクに腐食されないようにするため、Ｓｉ酸化物やＳｉ窒化物の薄膜によって保護される。

図５は本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置の噴射ヘッドによってインク液滴を形成する原理を示したものであり、（ａ）は自然粒子化の状態、（ｂ）は熱刺激を与えて粒子化を行った場合を示している。図中、１４はノズルプレート、３０はノズル左側ヒータ、３８はノズル右側ヒータ、５０はノズル開口、６０は加圧インク、６２はインク柱、６４はインク柱の自然表面波、６６は自然粒子化による不均一インク滴、７０はインク柱の熱刺激後の表面波、７６は熱刺激を受けたインク柱切断位置（ＢＯＬｏはその時のインク柱切断長さ）、７７は自然粒子化時のインク柱切断位置（ＢＯＬｎはその時のインク柱切断長さ）、８０は熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴である。

図６はノズル開口５０近傍のノズル左側ヒータ３０およびノズル右側ヒータ３８への駆動電圧パルスを加える方法を模式的に示したものである。図中ＰＯＷＥＲと示しているものは、便宜的に駆動電圧と理解されたい。図７はそれに対応したインク柱ならびにインク滴の偏向の様子を示したものであり、図中、１２０は直進インク、１２２はノズル左側ヒータ３０側に偏向させられるインク滴、１２４はノズル右側ヒータ３８側に偏向させられるインク滴を示している。

図６（ａ）は左右のヒータ３０、３８それぞれに同じ駆動パルスを与えたものであり、左右でインク柱の対称性はくずれることなく、熱刺激によって図５（ｂ）の状態を作り出す。すなわち、図５（ａ）の自然粒子化のような不安定な状態ではなく、インク柱表面に定在波ができ、均一インク滴８０が形成される。そしてそのインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれず直進する。

この時の駆動パルスは、１００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ程度の頻度で加えられ、１パルスあたりの加熱エネルギーは０．１μＪ〜１０μＪとされ、この熱駆動パルスの頻度に対応してインク液滴が形成される。つまり１ノズルあたり、１秒間に１×１０５〜３×１０５個のインク液滴が形成できる。

図６（ｂ）はノズル右側ヒータ３８に通常のエネルギーパルスＰｓより高いエネルギーパルスＰｄを加えている。これによりインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれ、図７（ａ）に示すように、ノズル左側ヒータ３０側に偏向させられる（１２２）。

図６（ｃ）はノズル左側ヒータ３０に通常のエネルギーパルスＰｓより高いエネルギーパルスＰｄを加えている。これによりインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれ、図７（ｂ）に示すように、ノズル右側ヒータ３８側に偏向させられる（１２４）。

本発明においては上記のように、選択的に直進インク滴、偏向インク滴を形成できるが、次にこの直進インク滴および偏向インク滴を、印写滴および非印写滴とする手段について説明する。

図８は、図２を右側から見た状態の複数のノズル開口およびヒータならびに、気体噴射ノズル開口９４から気体流９６が噴出している様子を示している。なおインク柱及びインク滴は省略して示していない。

図のノズル開口から噴射されたインク柱は、上記説明のように熱刺激により、直進インク滴となったり、偏向インク滴となったりする。今ここで、偏向インク滴は飛行中に図８に示す気体流９６の中を通る。それにより、偏向インク滴はさらに、図８のＶｇ方向に方向を曲げられ、図２に示したインク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６の方向に向かい、非印写滴、すなわち回収インクとなる。

一方、直進インク滴は、気体流９６から外れたところを直進するので、気体流９６の作用を受けることなくそのまま直進し、図２に示したガター２０６の上方を、ガター部材に接触しないように飛翔し、記録媒体３００に衝突し、印写滴として使用され、印写が行われる。

以上の様子を図２を上から見下ろす状態で示したものが図９である。図中、８２（黒丸）は直進インク滴（印写滴）、８４（白抜け丸）は熱効果によって偏向させられたインク滴、８６は熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴を示している。なおこの例は、非印写滴は全て左側へ偏向させ（８４）、それを気体流９６によってガター２０６へ落として回収する場合を示している。

図１０は本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置の他の例である。図８の場合は、ノズル開口５０に対して気体噴射ノズル開口９４を１対１に対応して設けていたが、図１０の例は、気体噴射ノズル開口９４は、ノズル開口５０に対して１個おきに配置している。

前述のように本発明においては、左右のヒータにより、インク柱の対称性をどちらにもくずし、そして偏向させることができるため、この例のように例えば、ノズル開口５０ｊのインク柱およびインク滴をノズル右側ヒータ３８ｊ側に偏向させ、ノズル開口５０ｊ＋１のインク柱およびインク滴をノズル左側ヒータ３８ｊ＋１側に偏向させれば、両者のインク滴は両インク滴列の間に作用させることのできる共通の気体噴射ノズル開口９４（図１０の中央の気体噴射ノズル開口）から噴出される気体流９６（図１０の中央の気体流）によって、ガター２０６へ落として回収することができる。

この場合の様子を図９にならって図２を上から見下ろす状態で示したものが図１１である。図中、８２（黒丸）は直進インク滴（印写滴）、８４（白抜け丸）は熱効果によって偏向させられたインク滴、８６は熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴を示している。なおこの例は、図９の場合と違って、非印写滴は左側あるいは右側へ偏向させられ（８４）、それを２本のインク滴列に共通に対応する１つの気体流９６によってガター２０６へ落として回収するようにしている。

図１２に示すのはさらに別の例である。この場合、ノズル開口５０に対して気体噴射ノズル開口９４を１対１に対応して設けるとともに、図８と違って、各ノズル（５０ｊ−１、５０ｊ、５０ｊ＋１、５０ｊ＋２、５０ｊ＋３等）から直進するインク滴列の真上に対応する位置に、気体噴射ノズル開口９４が配置されている（図８の場合は、各直進するインク滴列から半ピッチずれて、熱刺激によって偏向させられたインク滴の通り道の真上に対応する位置に、気体噴射ノズル開口９４が配置されている）。

この場合は、直進インク滴が、気体流９６によってガター方向に偏向させられ、回収されるとともに、熱刺激によって偏向させられるインク滴が気体流９６の作用を受けることなく飛翔し、ガター２０６を飛び越えて記録媒体３００に衝突し、印写滴として使用され、印写が行われる。

さらに他の例を説明する。以上の３例はいずれも、図６におけるヒータ駆動波形のパルス幅を一定にして図５（ｂ）のように、熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴８０を形成して、その均一インク滴８０を印写滴として使用したり、ガター２０６へ回収したりする例である。

これらの例とは違って、例えば図６のヒータ駆動波形のパルス幅あるいはそのパルス間隔を変えることにより、インク柱からインク液滴に切断されるインクの質量を変える、すなわちインク液滴の大きさ（質量）が異なるようにした複数のインク液滴を形成し、この大小、大きさの異なるインク液滴に気体流を当てることによってインク液滴を偏向させ、印写を行うことも可能である。すなわち、質量の小さいインク液滴は、気体流の影響を受けて大きく偏向し、質量の大きいインク液滴は、気体流の影響を受けにくく、あまり大きく偏向することなくほぼ直進状態を保つことができる。よって、小さいインク液滴は偏向させてガターへ回収するとともに、大きいインク液滴を被記録体３００に衝突させて記録を行うことができる。

なおここで、質量の大きいインク液滴がほぼ直進状態を保つことができると記載したが、インク柱それ自身も、気体流の影響を少しは受けるので、微視的には偏向させられている。つまりこの例では、熱刺激によってインク柱は偏向させないが、気体流によって、インク柱は微視的には偏向させられている。

この場合、流す気体流は前述の３例の場合と同様に、ノズル開口５０に対応した気体噴射ノズル開口９４から流すことができる。一方で、この例の場合は、インク液滴の質量の大小で、気体流から受ける偏向量を変えるので、全てのインク液滴に共通の気体流を当てても、インク液滴の質量の大小で偏向量制御ができ、大きいインク液滴はほぼ直進させて印写に使用し、小さいインク液滴は大きく偏向させてガター回収させるという使い分けができる。よって、独立した気体噴射ノズル開口９４としなくても、共通のスリット状の開口から、全てのインク滴に共通の気体流を当てるようにしてもよい。

以上、本発明による新規な連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の印写の原理を４つの例を挙げて説明したが、次に本発明にさらに特徴的な構成について説明する。

本発明では上記いずれの原理であっても、印写滴／非印写滴（回収インク滴）を決定付ける重要な要素は、インク柱の対称性をくずすヒータによる加熱と、あるいは半ば強制的にガター２０６方向にインク滴を落とすように作用させる気体流９６である。

とりわけ気体流９６は、高精度に流れるようにし、印写に使用するインク滴の飛翔を妨げることなく、かつ非印写滴に確実に当たるように流す必要がある。

よって本発明で使用される気体噴射ノズル開口９４は、インクを噴射するノズル開口５０と同等なサイズで、かつ同等な精度で加工されたノズル形状とされる。よってこのような気体噴射ノズル開口９４も、前述のようなインク噴射ノズルのノズル開口５０をアレイ化したいわゆるマルチノズルプレートと製作と同様の技術によってＳｉ基板等で製作することができる。そしてその大きさも前述の印写密度６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ相当を考慮した場合、開口サイズＤｇは、φ２５μｍ〜φ８μｍとされる。なおこの部分の奥行き（ノズル部厚さ）は、３０μｍ〜５μｍとされる。このような気体噴射ノズル開口９４は、インク噴射ノズルのノズル開口５０を複数個アレイ化して配列されているのと同様に、ノズル開口５０のアレイ列と平行となる方向に複数個配列された構成をとる。

さらに重要なことは、高精度な形状を形成した後、安定して非印写滴に確実に当たるように気体を流すようにすることである。前述のように本発明の連続流型のインクジェット記録装置は、インク滴形成頻度が高く、高速印写、高速スループット、大量印刷に適した方式であるため、紙等に代表される記録媒体が高速に搬送され、紙のセルロース、コート材である炭酸カルシウム等の微粒子紛等の紙紛が絶えず舞っている状況において使用される。また、これら紙等の記録媒体から発生するセルロース、微粒子紛等の紙紛の他に、空気中には繊維状の異物や、粒子状の異物等が浮遊していて、本発明のような微細気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着しては、気体流の良好な噴射を乱す原因になる。

またこの領域は、微小なインク滴が常時飛翔している領域であり、インク中の水分が周囲の環境湿度を高めていることもあり、これらの異物がより凝集して大きくなりやすく、また気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着し易い状況を作り出している。

図１３は、図２に示した気体噴射ノズル開口の近傍を拡大表示したものである。図中、９４は気体噴射ノズル開口、１００はセルロース、１０１は微粒子紛、１０２は繊維状の異物、１０３は粒子状の異物を模式的に示している。なおこれらは単独で浮遊していたり、互いに凝集して浮遊していたり、あるいは気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着していたりする。

このように気体噴射ノズル開口９４の周辺に異物が付着して気体流の良好な噴射を乱した場合、気体流が的確にインク液滴に当たらず、非印写滴（回収インク）とすることができない場合、その不要なインク滴が記録媒体３００に衝突、付着して、画質低下を引き起こす。

あるいは気体流の流れる方向が乱れ、その気体流が印写滴が良好に飛翔するのを妨げるように作用し、画質低下を引き起こすこともある。

さらには気体噴射ノズル開口９４の開口そのものを完全閉塞にいたらしめ、気体流を噴射することすらできない状態を引き起こすこともある。そのような場合当然ではあるが、劣悪な画質になる。

このような気体噴射ノズル開口９４は、常時そこから気体流が噴出していれば、このような異物が付着して、閉塞にいたらしめることは少ないと考えられるが、印写作業を停止して、気体流の噴出も停止している場合には、気体噴射ノズル開口９４の開口部に異物が容易に付着する。

本発明はこのような状況を克服すべく、非印写時に気体噴射ノズル開口９４を記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにしている。なお、独立した気体噴射ノズル開口９４ではなく、前述のように共通のスリット状の開口の場合であっても、程度の差はあれ、異物付着の問題は発生するので、以下に説明する気体噴射ノズルキャップ手段１１０は同様に適用され、またその効果もある。

図１４はその１例である。この例では複数個配列された気体噴射ノズル開口９４と、同様に複数個配列されたインク噴射ノズルのノズル開口５０とを同時に、耐薬品性の強いフッ素ゴム等よりなる気密維持弾性部材１１５を介して気体噴射ノズル／インク噴射ノズル共通キャップ手段１１４によって、セルロース、微粒子紛等の紙紛や、繊維状あるいは粒子状の異物等が浮遊している記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにしたものである。

図１５はさらに別の例であり、この例は図１４の構成に加えて、インク噴射ノズルキャップ手段１１２をさらに設けて、インク噴射ノズルのノズル開口５０の目詰まり防止をより完全にしようというものである。

以上、気体噴射ノズル開口９４の近傍を、記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにして、気体流９６が高精度に流れるようにするための構成を説明したが、次に本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置に使用されるインクについて簡単に補足する。本発明に使用されるインクは、従来より知られている各種インクジェット用インクをそのまま使用することができる。

インクは通常、液媒体と印写像を形成する記録剤及び所望の特性を得るために添加される添加剤より構成され、液媒体及び添加剤の種類及び組成比を適宜選択しながら、その粘度が５×１０―⁴〜３×１０^-2Ｐａ・ｓ（２０℃）、表面張力が１×１０^-2〜６×１０^-2Ｎ／ｍ（２０℃）となるようなものとすれば、本発明のインク液滴形成の条件がほぼ満たされる。

本発明の連続流型のインクジェット記録装置は、従来の静電帯電装置（electrostatic charging devices）を用いる連続流型のインクジェット記録装置とはそのインク液滴形成の原理、あるいは偏向飛翔させる原理が異なるため、水溶性であったり、インクの導電性が必要であったりという制約はない。つまり、前述の粘度、あるいは表面張力を満たすものであれば、水性、非水性、溶解性、導電性、絶縁性のいずれのインクも好適に使用できる。

また紫外線硬化反応開始剤を入れた、いわゆるＵＶインク（紫外線硬化型インク）として知られるインクも好適に使用できる。このインクの場合、後述するような紫外線（ＵＶ）照射により、インクを瞬時に硬化させることができるので、本発明のように高速スループット能力を有する装置にとっては、好ましいインクである。

また、記録剤も所望の記録濃度が得られるように、インク中において、０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内とすれば、染料、顔料いずれも使用することができる。

なお以上は、高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置の代表例として連続流型マルチノズルインクジェット記録装置を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの方式に限定されるものではない。先に特許文献１、２、３、４としてあげたドロップオンデマンド型のインクジェット記録装置においても同様に、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを配した液体噴射記録ヘッドユニットを構成することができ、そのヘッドユニットを固定し、その印写部分に記録媒体を搬送して印写を行うページプリンタ型のインクジェット記録装置も、連続流型ほど高速ではないが、やはり高速に印写出力を行うことが可能であり、本発明に好適に適用されるものである。

次に本発明のより特徴的な点について説明する。図１６、図１７は前述のような高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置を利用して実際に印写するシステムの１例を示したものである。

図中、３０１は印写手段、３０２は搬送手段、３１０は印写後記録媒体保管手段を示している。印写手段３０１は、例えば図２に示した連続流型液体噴射プリントヘッド１０のような原理の噴射ヘッドで記録媒体３００の印写幅をカバーするように２０００〜１２０００個のノズル配列を行ったり、あるいは小型の連続流型液体噴射プリントヘッド１０を複数個配列して、記録媒体３００の印写幅をカバーするようにしてそのような数のノズル数が得られるようにし、印写ヘッドユニットは固定し、記録媒体を移動させて印写を行うようにしたものである。

通常そのような印写ヘッドユニットは、イエロー、マゼンタ、シアンならびにブラックの４色を噴射するように、４セット設けられる。あるいはより高画質印写を狙って、マゼンタやシアンの濃いインクあるいは淡いインクを追加したり、必要に応じて他の色のインクを噴射するように印写ヘッドユニットは増やすことも行われ、インクの数に応じて６セット〜１０セットとすることもある。

印写された記録媒体３００（図１７の一点差線で示す）は、切断前搬送ローラ３０４および切断後搬送ローラ３０５で駆動され、図中の矢印方向に移動する搬送ベルト３０３によって搬送される帯状の連続体の状態で搬送される。途中、乾燥手段３０６によって乾燥させられたり、カット手段３０９によって、帯状の連続体の状態から１枚ずつのカットされた状態となる。

なおここでは、記録媒体３００は印写前に印写手段３０１の内部あるいは外部にロール状に保管されており、帯状の連続体の状態で搬送され、印写後にカットされる例を挙げたが、必ずしもこのように、ロール状保管、帯状の連続体の記録媒体３００に限定されるものではない。

例えば印写前からカット紙状態でカセットに保管され、１枚ずつピックアップローラによって取り出され、印写部分に搬送するという形態であってもよく、その場合は、記録媒体３００の搬送がやや遅くなり、高速印写（高速スループット）という面からは不利になる。しかしカット手段３０９は不要となり、構成が簡単になるという利点もある。

本発明のように高速印写（高速スループット）が可能であるという特徴を最大限に利用するには、帯状の連続体の記録媒体３００の方が、カット紙を１枚ずつピックアップローラによって取り出して搬送するより高速に搬送できるため、記録媒体３００の印写幅をカバーするようにしてそのような数のノズル数が得られるようにし、印写ヘッドユニットは固定し、記録媒体を移動させて印写を行うという本発明の印写手段３０１の印写能力（高速スループット能力）を最大限に活かすには、記録媒体３００をロール状保管、帯状の連続体の状態で印写部分に搬送するという形態に分がある。

なお、乾燥手段３０６としてヒータ３０７とファン３０８の組み合わせによる温風を印写されたインク表面に送風する例を示したが、必ずしもこの手段に限定されるものではなく、熱輻射を利用したり、誘電加熱を利用するものであってもよい。また乾燥手段３０６の配置位置も図のようにカット手段３０９によって切断される前の位置に限定されるものではなく、切断の前後に置いてもよい。あるいはカット手段３０９も含めた搬送手段３０２全体を覆うようなカバー構成とし、このカバー内全体に高温空気を流し、高温雰囲気とした乾燥手段としてもよい。

さらに、前述のようにＵＶインク（紫外線硬化型インク）を使用する場合には、乾燥手段３０６として、発光波長ピークが３５０〜４２０ｎｍであり、かつ、前記被記録媒体表面での最高照度が１０〜１，０００ｍＷ／ｃｍ²となる紫外線を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ）あるいはレーザーダイオード（ＬＤ）等の紫外線（ＵＶ）照射光源を使用して、インクを瞬時に硬化させることができる。また、紫外ＬＥＤ及び紫外ＬＤを使用することもできる。

さらに他の活性エネルギー源としては、水銀ランプやメタルハライドランプ、ガス・固体レーザー等を用いてもよい。

これらの乾燥手段、硬化手段は単独で使用するのみならず、複数個あるいは複数種類の手段を組み合わせて、より効果的に、すばやくインク乾燥させることが望ましい。

また搬送手段３０２は、図のような一方向に搬送される構成に限定されるものではなく、乾燥が充分に行えるように、搬送時間あるいは搬送距離を長くして搬送経路を折り返したり、曲げたりしてもよい。

カット手段３０９は図では矢印方向（上下）にカッターが移動する例で示したが、これも必ずしもこのようにして切断しなければならないということではなく、記録媒体３００の進行方向を横切るようにナイフ状のカッターを走査させて切断してもよい。

図１８、図１９に切断前後の記録媒体３００を示した。印写手段３０１から図１８に示したような例えば幅２９７ｍｍの連続帯状で印刷されて出てきて、搬送ベルト３０３によって搬送される途中で、カット手段３０９によって図１９に示すように、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の印刷物にカットされる様子を模式的に示したものである。

図２０（ａ）、（ｂ）は、印写後記録媒体保管手段３１０の構造を示している。搬送手段３０２から搬送されてきた１枚ずつにカットされた印写後の記録媒体３００が、印写後記録媒体保管手段３１０に搬送されたことを検出する、例えば、フォトインタ−ラプタから構成される入ロセンサ３１１と、記録媒体３００を収容トレイ３１７方向へ搬送する保管手段搬送ローラ３１２と、記録媒体３００を収容トレイ３１７方向へ或いは割込みトレイ３１３方向へ切り換えて排出する切換ガイド板３１４と、該切換ガイド板３１４近傍に設けられた出口センサ（発光）３１５ａ、トレイセンサ（発光）３１６ａと、該センサ３１５ａ、３１６ａに対向して印写後記録媒体保管手段３１０の上部に設けられた出口センサ（受光）３１５ｂ、トレイセンサ（受光）３１６ｂと、収容トレイ３１７の数（ここでは１０）に対応した数だけ設置され、各収容トレイ３１７の入口まで従動ガイド板３１８に沿って記録媒体３００を把持した状態で搬送する従動コロ３１９と、排出ロ−ラ３２０とから構成されている。さらに図２０（ｂ）に示すように、矢印で示した記録媒体進行方向、即ち下方向から搬送されてきた記録媒体３００を所望の収容トレイ３１７に対して排出するために変移する偏向爪３２１とを有する。

図２１および図２２は、印写後記録媒体保管手段３１０の収容トレイ３１７の動作を説明するための図である。図２１（ａ）は、上記説明のように、１枚ずつカットされた印写後の記録媒体３００が収容トレイ３１７に保管された状態を上から見下ろした状態の図である。この例では収容トレイ３１７が１０段として説明しているので、印写後の記録媒体３００も、１０枚である。

収容トレイ３１７は、図２１（ｂ）に示すように、記録媒体３００を積層、保持する支持するアームが必要に応じて矢印方向に移動させることができるようになっている。図２１（ａ）、（ｂ）の状態は、両アームの間隔が狭く、記録媒体３００を支持できる状態である。図２１（ｃ）の状態は、両アームの間隔を広くし、記録媒体３００の保持をはずした状態であり、この場合、支持されていた１０枚の記録媒体３００は、下にある割込みトレイ３１３に落ちるようになっている。

図２２でより詳しく説明する。偏向爪３２１で各収容トレイ３１７のそれぞれに振り分けられて保管されたカットされた印写後の記録媒体３００は、図２２（ａ）に示すように、各収容トレイ３１７によって、互いに接触しないように保管される。つまり、各印写後の記録媒体３００の間には空気層間隙が存在する状態で各収容トレイ３１７に保管される。図２２は、図２１に示した収容トレイ３１７を左側からみた図を模式的に示したものであり、図を描く都合上、寸法（縮尺）は一致していない（ただし、段数は図２０と同じ１０段である）。

前述の乾燥手段３０６、あるいは後述するこの印写後記録媒体保管手段３１０に設けられた乾燥手段等によって、印写後の記録媒体３００の印写面のインクが乾き、互いに接触させても、裏写りなどが起きない状態になった場合、図２２（ｂ）に示すように、収容トレイ３１７の両アームの間隔を広げ、１０枚の記録媒体３００は、下にある割込みトレイ３１３に落ち、互いに接触して（空気層がない状態で）積層保管できるようになる。

次に本発明のより特徴的な点について説明する。前述のように本発明は高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置である。

例えば、本発明に適用される液体噴射記録ヘッドユニットは、前述のような連続流型マルチノズルインクジェット記録装置にしろ、ドロップオンデマンド型のインクジェット記録装置にしろ、インク噴射ノズルを記録媒体の被印写幅をカバーする数だけ配置し、液体噴射記録ヘッドユニットを固定し、記録媒体を搬送させて印写するといった構成をとる場合、Ａ４サイズ換算で、少なく見積もっても１分間に５０枚程度、多く見積もった場合最大１分間に３０００枚程度印写することが可能である。言い換えるならば、その程度の枚数の記録媒体をインク滴で埋め尽くすインク滴形成能力（１個のノズルのインク滴形成頻度×ノズル数）があるということである。

なおここでいう枚数は、Ａ４サイズ換算ということであり、実際にＡ４サイズのカット紙状態の枚数がＡ４サイズで最大３０００枚得られるということではなく、図１８のようなカット前の帯状記録媒体でそれだけの印写能力を有するという意味であり、実際にカット紙状態になった場合、カット手段３０９で切断するプロセスがあるため、１分間あたり得られる印写枚数はそれより少なくなる。

ここで解決しなければならない問題として挙げられるのは、印写後のインク乾燥が充分ではない状態で次の印写物が重なって、未乾燥インク部分の画質劣化が生じる点ならびに未乾燥インクが次の印写物の裏面を汚す点である。これらは充分に乾燥がすんでから次の印写が行われ、乾燥した印写物を重ね合せるのであれば何ら問題として挙がらない。しかしながら本発明は前述のように高速に印写出力を行う能力を有するページプリンタ型の記録装置であり、この高速印写出力の能力を犠牲にして、未乾燥インクが乾燥するのを待って、次の印写を行う、つまり低速印写出力を行うのはもったいない話である。

本発明ではこの点に鑑み、図１６、図１７に示した本発明は、印写手段３０１によって印写された印写後の記録媒体３００その搬送手段３０２で搬送される間に乾燥手段３０６によって充分に乾燥させることができるようにその搬送経路を長くしている。また、印写後記録媒体保管手段３１０に設けられた収容トレイ３１７の段数を多くし、印写物を重ね合せた場合に未乾燥インクによって裏面に未乾燥インクが付着したりしないようにしている。

つまり本発明に適用される液体噴射記録ヘッドユニットは、記録媒体の１枚分を印写する（記録媒体をインク滴で埋め尽くす）時間が速い液滴形成能力を持つものであり、その能力がややもすると、印写後の記録媒体の１枚分のインク乾燥時間より速い場合があるため、図１６、図１７に示したようなシステム全体を考えた場合、印写物を重ね合せた場合に未乾燥インクによって裏面に未乾燥インクが付着したりしないようにする必要がある。

本発明ではこの点に鑑み、１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するような、高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置において、印写後記録媒体保管手段３１０の収容トレイ３１７の数（段数）を、単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めている。ここで、印写後の被印写面の乾燥時間は、搬送経路の長さや、その間に乾燥させるための乾燥手段３０６の乾燥能力も考慮して複数個の収容トレイ３１７の段数を決めて、各印写後の記録媒体３００の間に空気層間隙が存在する状態で各収容トレイ３１７に保管するようにしている。

具体的には、例えば今、収容トレイ３１７の段数をＮ、カット前の記録媒体３００のカット後の１枚分に相当する領域を印写する時間をｔｐ（ｓ）、その１枚分の印写後の乾燥時間をｔｄ（ｓ）とする時、印写後記録媒体保管手段３１０の収容トレイ３１７の段数Ｎを、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐの関係を満たすように積層保持できるようにすればよい。ここでＮは２以上の自然数である。なおその上限は、これは図１６、図１７に示したようなシステム全体の構成レイアウトにも依存するが、最大１０００程度である。

言い換えるならば、連続して印写動作を行う場合に、最初の１枚目が印写され、インクが付着しない程度に乾燥がすむまで、２枚目以降は最初の１枚目の印写面に接触しないように、収容トレイ３１７によって次から次へと分離積層した状態で積み上げられるような段数に収容トレイ３１７の段数を決めているのである。

１例を挙げる。今、１分間に１０００枚印写できる前述のような連続流型マルチノズルインクジェット記録装置を液体噴射記録ヘッドユニットとして使用した場合、１枚印写するのに要する時間ｔｐ（ｓ）は、０．０６ｓである。そしてこの１枚の印写終了後の乾燥時間ｔｄ（ｓ）を５ｓとすると、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐ＝５／０．０６≒８３．３となり、最初の１枚目が乾燥するまでに８３．３枚の印写が行われるため、収容トレイ３１７の段数Ｎを８４段以上としておけば、偏向爪３２１で収容トレイ３１７の最初に１枚目に８５枚目の印写物が重なるように振り分けても、最初の１枚目の未乾燥インクによって、８５枚目の裏面が汚れることはない。

本発明では、印写スピード（印写物スループット）が速いため、収容トレイ３１７の段数Ｎも、５０段〜１０００段となるため、収容トレイ３１７を構成する部材はできるだけ薄く形成する必要がある。しかしながら本発明においては前述のように、印写後の記録媒体３００は、図２２（ａ）に示すように、各印写後の記録媒体３００の間には空気層間隙が存在する状態で各収容トレイ３１７に保管される。そしてその間隙には後述するように、乾燥をより効率的に行えるように空気流を流すようにしている。よって一般的には、この空気層間隙も含めて収容トレイ３１７の１段分の厚さは１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度とされる。

なお、図１６、図１７、図２０、図２２に示した印写後記録媒体保管手段３１０は、１個で収容トレイ３１７の積層段数をＮ段（最大１０００段）とした構成で説明したが、Ｎの数が大きくなると、高さ方向に高くなり、人間の身長を超えた高さになったりして、扱いが不便になることがある。

よって、この印写後記録媒体保管手段３１０を、２個あるいはそれ以上の複数個の分割された印写後記録媒体保管手段３１０とし、その複数個の印写後記録媒体保管手段３１０を平面的に配列形成、配置してもよい。その場合、印写後の記録媒体３００を、それぞれ複数個の印写後記録媒体保管手段３１０に振り分ける機構を、別途、設ける必要があるが、収容トレイ３１７の積層段数を少なくし、人間工学的に扱いやすい適度な高さ（例えば床から１．５ｍくらいまでの高さ）とすることができるため、そのメリットは大きい。

この場合も２個あるいは複数個に分割する場合、最大でも１０個程度にとどめておくのがよい。なぜならあまりに数を増やしすぎると、印写後の記録媒体３００を、各印写後記録媒体保管手段３１０への振り分け機構が大がかりになったり、複数個の印写後記録媒体保管手段３１０が床面積を多くとりすぎ、別の意味で、扱いが不便になったり、装置構成上の不経済性が出てくるからである。

本発明では図２２に示すように、印写後の記録媒体３００は、水平方向にほぼ平らな状態で「積層」されるが、必ずしも水平方向にほぼ平らな状態で「積層」される必要はない。図１６、図１７、図２０、図２２に示した印写後記録媒体保管手段３１０のように、収容トレイ３１７が傾斜した状態で「積層」される場合もある。

また図示しないが、印写後の記録媒体３００を垂直方向に立てた状態で、空気層を介して複数枚配列するような仕切り部材を収容トレイ３１７に代わって配置する構成の印写後記録媒体保管手段としてもよい。この場合は、「積層」、つまり「積む」という概念はないが、そのような構成であっても、本発明では「積層」と表現する。

次に、本発明の他の特徴について説明する。本発明に使用する記録媒体の代表例は例えば紙である。オーソドックスな紙の定義では“紙とは植物繊維を水中に懸濁させた後、水を漉して、薄く平らに絡み合わせたもの”であるが、要は、草、木、竹等に代表される植物を分解して得られる繊維の集合体である。そして、洋紙・和紙を問わず紙の原料はセルロース繊維という特徴的な性質を有する素材であり、これを製紙技術という独特の手法で処理し薄層化することで紙が得られる。

ここで用いるセルロース繊維は、洋紙の場合、長さ１ｍｍ〜３ｍｍ、幅２０μｍ〜４０μｍ、厚さ３μｍ〜６μｍの木材繊維で、一般の紙では、これが１０〜１００本程度層状に重なって出来上がっている。このような構成をとることによって、紙は極めて多孔性で、セルロース繊維の持つ高い親和性を持った平滑な材料という特質が得られる。和紙は同じセルロース繊維を用いた紙であるが、木材繊維と違って靭皮繊維と称する木材繊維より比較的細長い繊維（幅５μｍ〜２０μｍ、長さ３ｍｍ〜７ｍｍ）で、分子構造的にもやや違った特徴を持っており、手抄きまたは機械抄き和紙とに区別される。紙はこのようにセルロース繊維が重なり合ってなり、また各繊維が重なり合ってできる間隙が存在する。

紙の定義は前述の通りであるが、単にセルロース繊維が重なり合ってなる紙は、いわば原紙であり、実際に使用されるものは、不透明度、白色度、平滑度、透気度などを高めるために、これらの繊維の間に、タルク、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなど粒子径０．２μｍ〜１０μｍ程度のてん料粒子を繊維間の間隙に充てんしたものである。

本発明で使用する記録媒体は、この原紙、あるいは繊維の間に、タルク、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなどを充填してなる基材の記録液体付着面（紙表面）にカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の微粒子材料をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液でコートした記録媒体である。本発明でいう微粒子材料とはこれらの材料をさし、基材である原紙の表面に付与され、インク吸収性能を持つようにしている。

以上は記録媒体の１つであるオーソドックスな紙の説明であるが、ＯＨＰシートのように、ポリエチレンフィルム等の樹脂シートを基材として、上記のようなカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の粒子をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液をコートしたものを、記録媒体としたものも好適に使用される。

また、いわゆる合成紙と呼ばれる合成樹脂を主原料として製造された紙を基材とし、その表面に上記のようなカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の粒子をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液をコートしたものを、記録媒体としたものも好適に使用される。

いずれにしろこのような記録媒体は、本発明のように高速に印写出力を行う能力を有するページプリンタ型の記録装置に好適に使用できるように、インク吸収性ならびに乾燥を速めるために上記のような微粒子材料を記録液体付着面にコートしてなるものである。

次に、本発明のさらに他の特徴について説明する。本発明の特徴である高速印写出力能力を有するページプリンタ型の記録装置には、上記のような記録媒体は大変有効ではあるが、この能力をより効果的に活用するためには、記録媒体上におけるインクのさらなる高速乾燥が望まれる。

本発明ではこの点に鑑み、記録媒体上におけるインク色材の浸透、乾燥に加えて、インクが付着後、インク中の染料あるいは顔料の色材が記録媒体上ですぐに不溶化、固化して、インク画素がにじんだり広がったりしないようにし、インクの乾燥を促進できる技術を検討した。

具体的には、例えば塩基性ポリマーを有する液体を記録媒体上に付与したり、あるいは１分子あたり２個以上のカチオン性基を有する有機化合物を含有する液体を記録媒体上に付与したりした後、アニオン性染料等を含有するインクによって記録を行うようにすることによって実現できる。他にコハク酸を含有した酸性液体を付着させたり、ノニオン性物質を含有する液体組成物を事前に付与しても同様に、インク中の色材を不溶化し、記録媒体上で画素が必要以上に広がったり、にじんだりしないようにするのに効果的である。

このような記録液体（インク）固化材料（処理液）は、上記のような基材ならびに記録液体付着面よりなる記録媒体にあらかじめ塗布（コート）された記録媒体として準備しておいて使用してもよいし、あるいは印写直前に、ローラコート部材等の記録液体固化材料付与手段によって、印写される面に塗布してもよい。またこの付与手段として、本発明のインクジェット原理を利用するのもよい方法である。つまり、このような処理液を噴射付与するヘッドユニットをインク噴射ヘッドユニットの隣に配置し、インクで印写する前にこの処理液を噴射付与するようにすればよい。

いずれにしろ本発明においては、このような記録液体固化材料をコートした記録媒体を使用することにより、記録媒体上で画素が必要以上に広がったり、にじんだりしないようにするとともにインクの乾燥を促進でき、本発明の記録装置の高速印写能力をより効果的に引き出すことが可能となる。

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。前述のように本発明では、印写後記録媒体保管手段３１０の収容トレイ３１７の段数Ｎを、本発明の液体噴射記録ヘッドユニットが単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めている。そして１例としてこの段数Ｎが８４段の例を説明したが、装置をコンパクトにするためには、この段数Ｎが少ないほど好ましい。それには前述のように、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐの関係から、１枚の印写終了後の乾燥時間ｔｄ（ｓ）をできるかぎり短くすればよい。

そのような観点から本発明では前述のように記録媒体に工夫を施したり、印写後搬送時に乾燥される時間を長く取るために搬送経路を長くしたりしているが、ここではさらに別の手段について説明する。

前述のように本発明の印写後記録媒体保管手段３１０においては、印写後の記録媒体３００は、図２２（ａ）に示すように、各印写後の記録媒体３００の間には空気層間隙が存在する状態で各収容トレイ３１７に保管される。それはその間隙に印写面のインクの乾燥をより効率的に行えるように空気流を流すためである。

好ましくは、印写後記録媒体保管手段３１０全体はハウジング構造で覆われ、流す空気流がこの各印写後の記録媒体３００の間の間隙に流れ、他に逃げて効率低下が生じないようにされる。

さらにより好ましくは、印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流とされる。具体的には、図１６、図１７に示した乾燥手段３０６のように、ヒータとファンの組み合わせによって作られる５０℃〜１００℃の温風を、各印写後の記録媒体３００の間の間隙に流すようにする。

なおこの場合においても、インク水分の内部から加熱できる誘電加熱手段を併用するとさらに効率よく乾燥を行うことが可能である。

１０ 連続流型液体噴射プリントヘッド
１１ プリントヘッドバックプレート
１２ プリントヘッド液室マニホールド
１４ ノズルプレート
２４ プリントヘッド支持体
２８ ノズル右側ヒータ下アドレス電極
２９ ノズル左側ヒータ下アドレス電極
３０ ノズル左側ヒータ
３６ ノズル左側ヒータ上アドレス電極
３７ ノズル右側ヒータ上アドレス電極
３８ ノズル右側ヒータ
４２ インク流入口
５０ ノズル開口
６０ 加圧インク
６２ インク柱
６４ インク柱の自然表面波
６６ 自然粒子化による不均一インク滴
７０ インク柱の熱刺激後の表面波
７６ 熱刺激を受けたインク柱切断位置
７７ 自然粒子化時のインク柱切断位置
８０ 熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴
８２ 直進インク滴
８４ 熱効果によって偏向させられたインク滴
８６ 熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴
８７ 回収インク
９０ 加圧気体流
９１ 気体供給マニホールド
９２ 気体供給路
９３ 気体噴射ノズルプレート
９４ 気体噴射ノズル開口
９５ 加圧気体流入口
９６ 気体流
９７ 気体供給マニホールドカバー
９８ 気体流供給ユニット
１００ セルロース
１０１ 微粒子紛
１０２ 繊維状の異物
１０３ 粒子状の異物
１１２ インク噴射ノズルキャップ手段
１１３ 気密維持弾性部材
１１４ 気体噴射ノズル／インク噴射ノズル共通キャップ手段
１１５ 気密維持弾性部材
１２０ 直進インク
１２２ ノズル左側ヒータ３０側に偏向させられるインク滴
１２４ ノズル右側ヒータ３８側に偏向させられるインク滴
１２６ 気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴
２００ インク回収手段
２０２ インク回収路
２０４ 多孔質部材
２０６ ガター
２０８ インク回収吸引部
２１０ 吸引された空気流
２１２ インク及び気体流吸引スロット
２２０ インク吸引マニホールド
２５０ 印写後記録媒体搬送ローラ
２５２ 印写前記録媒体搬送ローラ
３００ 記録媒体
３０１ 印写手段
３０２ 搬送手段
３０３ 搬送ベルト
３０４ 切断前搬送ローラ
３０５ 切断後搬送ローラ
３０６ 乾燥手段
３０７ ヒータ
３０８ ファン
３０９ カット手段
３１０ 印写後記録媒体保管手段
３１１ 入口センサ
３１２ 保管手段搬送ローラ
３１３ 割込みトレイ
３１４ 切換ガイド板
３１５ａ 出口センサ（発光）
３１５ｂ 出口センサ（受光）
３１６ａ トレイセンサ（発光）
３１６ｂ トレイセンサ（受光）
３１７ 収容トレイ
３１８ 従動ガイド板
３１９ 従動コロ
３２０ 排出ローラ
３２１ 偏向爪
４００ コントローラ
４１０ インプットされるデータ
４１２ プリントヘッドドライブ回路
４１４ 記録媒体搬送制御回路
４１６ インク回収／再利用ユニット
４１８ インク供給ユニット
４２０ 気体流加圧ユニット
４２２ 気体流加圧制御回路
４２４ インク供給制御回路

米国特許第３６８３２１２号明細書 米国特許第３７４７１２０号明細書 米国特許第３９４６３９８号明細書 米国特許第４７２３１２９号明細書 米国特許第３３７３４３７号明細書 米国特許第７４１３２９３号明細書 米国特許第７１０８３６５号明細書 特開２００３−０７２０５９号公報

Claims (12)

1. 印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の複数の記録媒体を空気層を介して積層、保持する複数段の保持手段よりなる印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置であって、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記複数段の段数は、単位時間あたりに印写できる枚数と、印写後の被印写面の乾燥時間を考慮して決めたことを特徴とする液体噴射記録装置。
2. 前記複数段の段数をＮ、前記１枚印写する時間をｔｐ（ｓ）、前記印写後の乾燥時間をｔｄ（ｓ）とする時、前記保管手段は、Ｎ＞ｔｄ／ｔｐの関係を満たすＮ段に積層保持できる保管手段であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置。
   （ここでＮは２以上の自然数）
3. 前記印写後記録媒体保管手段は、必要に応じて積層、保持する手段をはずし、印写後のＮ枚の記録媒体を前記空気層がない状態で積層保持できる保管手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射記録装置。
   （ここでＮは２以上の自然数）
4. 前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
5. 前記記録媒体は、印写前はロール状に保管され、印写後にカットされ、前記印写後記録媒体保管手段に積層保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
6. 前記記録媒体は、カットされた状態で供給され、印写されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
7. 前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
8. 前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
9. 前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与することを特徴とする請求項８に記載の液体噴射記録装置。
10. 前記印写後記録媒体保管手段を覆うハウジングを有するとともに、該ハウジング内に空気流を送り込み、前記印写後の複数の記録媒体間の空気層の間に前記空気流を流すことを特徴とするとする請求項１から９のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
11. 前記空気流は前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流であることを特徴とするとする請求項１０に記載の液体噴射記録装置。
12. 前記ハウジング内の印写後の複数の記録媒体を、誘電加熱手段を併用して乾燥させることを特徴とするとする請求項１０又は１１に記載の液体噴射記録装置。

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