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WO2011037006A1 - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置 Download PDF

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Publication number
WO2011037006A1
WO2011037006A1 PCT/JP2010/065289 JP2010065289W WO2011037006A1 WO 2011037006 A1 WO2011037006 A1 WO 2011037006A1 JP 2010065289 W JP2010065289 W JP 2010065289W WO 2011037006 A1 WO2011037006 A1 WO 2011037006A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ink
recording medium
nozzles
ink droplet
droplet
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/065289
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西　泰男
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタホールディングス株式会社 filed Critical コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority to US13/497,969 priority Critical patent/US8979228B2/en
Priority to JP2011532955A priority patent/JP5310862B2/ja
Priority to EP10818682.6A priority patent/EP2484525B1/en
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    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459—Matrix arrangement of the pressure chambers

Definitions

  • the present invention relates to an ink jet recording apparatus.
  • an ink jet recording apparatus that records a desired image on a recording medium by ejecting ink droplets from an ink jet head is known.
  • This ink jet recording apparatus is used in a wide variety of applications, and types of inks and recording media that meet the respective purposes can be used.
  • Patent Document 3 a method using an ink that is cured by irradiation with an activating light beam has been proposed. Similar to this, a method using a non-aqueous ink containing a tri- or higher functional polyacrylate as a polymerizable material in addition to a pigment as a colorant and having a ketone or alcohol as a main solvent has been proposed. (For example, refer to Patent Document 4). In these methods, since the ink droplets after landing can be cured immediately by reacting the curing component, occurrence of beading or color bleeding can be prevented regardless of the type of the recording medium.
  • Patent Documents 1 to 5 have caused another problem due to the limited types of ink.
  • the type of ink is limited to those that form soft wax-like ink droplets. For this reason, the recording dots formed by the ink droplets rise, and when this is leveled by a roller, there are problems that light is irregularly reflected on the surface to cause unnatural glossiness, and there is a problem that the rubbing performance is insufficient.
  • the type of ink is limited to those containing a large amount of a nonvolatile curing component. For this reason, the recording dots are raised, and there are problems such as unnatural glossiness and insufficient scratching performance as described above.
  • the curing component contained in the ink is restricted by the selection of the compound in terms of safety to the human body, the free design of the physical properties of the ink accompanying the selection of the compound has been limited.
  • An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of realizing high image quality without limiting the types of ink and recording medium.
  • an inkjet head provided with a plurality of nozzles for ejecting ink as ink droplets, applying a voltage between the inkjet head and a recording medium, and discharging the ink droplets while charging the plurality of nozzles;
  • an ink jet recording apparatus for landing on the recording medium and recording an image on the recording medium, After one ink droplet is landed on the recording medium, another ink droplet that overlaps the one ink droplet is landed before the one ink droplet is completely discharged.
  • the time interval from the landing of the one ink droplet to the landing of the other ink droplet is 20 msec or less.
  • the invention according to claim 3 is the ink jet recording apparatus according to claim 1 or 2,
  • the plurality of nozzles are characterized in that a distance between each ink discharge port is 170 ⁇ m or more.
  • the invention according to claim 4 is the ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 3, An irradiating means for irradiating the ink droplets landed on the recording medium with heat or light; The ink is cured by being irradiated with heat or light from the irradiation unit.
  • the other ink droplet overlapping the one ink droplet is landed before the one ink droplet finishes discharging. Therefore, a repulsive force is generated between the one ink droplet and the other ink droplet after landing on each other. As a result, the occurrence of beading or color bleeding caused by the ink droplets that have landed attracting each other is prevented. Therefore, high image quality can be achieved without limiting the types of ink and recording medium.
  • the time interval from the arrival of one ink droplet on the recording medium to the arrival of another ink droplet is 20 msec or less. Can be used effectively. As a result, the occurrence of beading and color bleeding caused by the ink droplets that have landed attracting each other can be prevented more reliably. Therefore, it is possible to achieve higher image quality more reliably without limiting the types of ink and recording medium.
  • the plurality of nozzles have a distance between the ink discharge ports of 170 ⁇ m or more, so that the ink droplets discharged from these ink discharge ports are mutually connected during the flight. They are not repelled by the charged charge. Therefore, the landing position is prevented from being shifted due to the change of the ink droplet ejection direction. Therefore, it is possible to prevent the image quality from deteriorating and realize a higher image quality.
  • the ink droplets are cured by the irradiating means for irradiating the ink droplets landed on the recording medium with heat or light, the landing ink droplets are attracted to each other by the mutual charge.
  • the ink droplet can be quickly cured while being suppressed by repulsion. Thereby, generation
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the nozzle plate taken along line III-III in FIG. 4. It is the nozzle arrangement figure seen from the lower part.
  • (A) It is a figure for demonstrating the discharge order of the ink drop from a nozzle
  • (b) It is a figure for demonstrating the landing order of the ink drop on the surface of a recording medium.
  • (A) It is a figure which shows the example of a favorable image which is not generate
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of an ink jet recording apparatus 1 according to the present invention.
  • the ink jet recording apparatus 1 includes a transport unit 2 that transports the recording medium P in a direction indicated by an arrow Z (hereinafter referred to as a transport direction Z).
  • the transport unit 2 is grounded and maintained at the ground potential.
  • the recording medium P in addition to paper and fabric, it is possible to use a plastic film or metal having no ink absorbability, and is not particularly limited.
  • the paper here includes not only paper for exclusive use of an ink jet printer having ink absorptivity, but also coated paper, art paper, and plain paper having low ink absorptivity.
  • An inkjet head 3 that ejects ink droplets D onto a recording medium P on the transport unit 2 is disposed above the transport unit 2.
  • a plurality of nozzles 301 for ejecting ink droplets D are arranged in the X direction and the Y direction in the drawing (see FIG. 2).
  • an irradiation device 4 for irradiating the ink droplets D landed on the surface of the recording medium P with ultraviolet rays is disposed above the conveyance unit 2 and on the downstream side of the inkjet head 3 in the conveyance direction Z. Yes.
  • the transport unit 2, the inkjet head 3, and the irradiation device 4 are connected to the control unit 5, and the operation is controlled by the control unit 5.
  • the control unit 5 includes an electrostatic voltage power source 51 that applies an electrostatic voltage to a nozzle plate 30 of the inkjet head 3 to be described later.
  • the electrostatic voltage power source 51 can apply a predetermined electrostatic voltage to the gap G between the lower surface of the nozzle plate 30 and the upper surface of the transport unit 2 and, consequently, the gap G between the lower surface of the nozzle plate 30 and the surface of the recording medium P. Yes.
  • FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 3.
  • a nozzle plate 30 provided with a plurality of nozzles 301 for ejecting ink droplets D is attached to the lower end of the inkjet head 3.
  • FIG. 3 is a bottom view of the nozzle plate 30.
  • a throttle channel 330 and a pressure chamber 340 which will be described later, are indicated by solid lines for easy understanding.
  • the nozzle plate 30 has a plurality of nozzle rows 300.
  • the nozzle row 300 is composed of eight nozzles 301 in the present embodiment. More specifically, the nozzle row 300 includes two nozzle groups each including four nozzles 301 arranged in a straight line oblique to the Y direction so that the positions in the X direction slightly overlap each other.
  • the two nozzle sets are arranged so that the nozzle 301 at one end of one nozzle set and the nozzle 301 at the other end of the other nozzle set are slightly overlapped with each other while slightly overlapping the positions of the two nozzles 301 in the X direction.
  • the four nozzles 301 are alternately arranged in the Y direction.
  • the nozzle rows 300 are arranged in two rows in the Y direction so that the positions of the nozzles 301 in the X direction are slightly overlapped with each other (see FIG. 7A), and the positions of the nozzles 301 in the Y direction are Eight columns are arranged in the X direction so as to be the same. That is, a total of 16 nozzle rows 300 are arranged, and a total of 128 nozzles 301, 8 rows in the X direction and 16 rows in the Y direction, are arranged.
  • an ink flow path 310 is formed for distributing ink to each nozzle 301.
  • the ink flow path 310 has two collecting flow paths 311 and eight branch flow paths 312.
  • the two collective flow paths 311 are formed on both sides in the X direction so as to sandwich all the nozzles 301, and communicated with the ink supply ports 313 at both ends, respectively.
  • branch flow paths 312 communicate with each collecting flow path 311.
  • these branch flow paths 312 are arranged in parallel in the Y direction while extending in the X direction so that ink can be supplied every two rows to the nozzles 301 arranged in 16 rows in the Y direction. .
  • FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the nozzle plate 30 taken along the line III-III of FIG.
  • the branch channel 312 communicates with the nozzle 301 through the ink supply channel 320, the throttle channel 330, the pressure chamber 340, and the opening 350 in this order.
  • the ink supply channel 320 and the throttle channel 330 are channels for supplying ink from the branch channel 312 to the pressure chamber 340.
  • the pressure chamber 340 is a chamber for ejecting ink from the nozzle 301 through the opening 350, and is formed in a substantially square shape with one side of 450 ⁇ m square in plan view.
  • a piezoelectric element 341 is attached above the pressure chamber 340.
  • the piezoelectric element 341 is an actuator made of PZT (lead zirconium titanate), and is deformed when a voltage is applied to push the ink inside the pressure chamber 340 to the opening 350.
  • the ejected ink is ejected as fine ink droplets D from the ink ejection port 301a of the nozzle 301 opened on the lower surface of the nozzle plate 30 through the opening 350.
  • the distance between the ink ejection ports 301a is equal to or greater than a predetermined distance, and in the present embodiment, the distance is equal to or greater than 170 ⁇ m. That is, the distance L 1 between the ink discharge ports 301a adjacent in the X direction, and the distance L 2 between the ink discharge ports 301a adjacent to the substantially Y-direction, and has a both 170 ⁇ m or more.
  • the distances L 1 and L 2 between the adjacent ink ejection ports 301a may not be 170 ⁇ m or more as long as the following image quality degradation phenomenon can be prevented.
  • the ink droplet D ejected from the ink ejection port 301a is charged in the gap G as will be described later. For this reason, the two ink droplets D ejected from the adjacent ink ejection ports 301a exert a repulsive force on each other by their charged charges during flight. At this time, if the distances L 1 and L 2 between the adjacent ink discharge ports 301a are too close, the repulsive force is larger than the force that causes the ink droplet D to fly in the discharge direction. As a result, the ejection direction of the ink droplet D is changed, the landing position is shifted, and the image quality is deteriorated.
  • the distances L 1 and L 2 between the adjacent ink discharge ports 301a are set such that the repulsive force is smaller than the force that causes the ink droplet D to fly in the discharge direction, thereby preventing this image quality deterioration phenomenon. can do.
  • the ink used in the inkjet recording apparatus 1 is a so-called UV curable ink that is cured by being irradiated with ultraviolet rays.
  • the electric conductivity of the ink is preferably 1 ⁇ S / cm or more and 1000 ⁇ S / cm or less in order to cause an appropriate electrostatic attraction force to act on the ink droplet D, but the viewpoint of realizing a high-definition image. Therefore, it is more preferably 100 ⁇ S / cm or more.
  • the ink jet recording apparatus 1 having the above configuration is of a so-called single-pass system that records a desired image by landing ink droplets D while transporting the recording medium P in the transport direction Z.
  • the ink jet recording apparatus 1 applies an electrostatic voltage to the gap G between the nozzle plate 30 and the recording medium P, thereby charging the ink droplets D flying between the gaps G and generating an electrostatic suction force.
  • This is a so-called electrostatic attraction method in which an image is recorded while acting.
  • the ink jet recording apparatus 1 is not particularly limited, but can record a 600 dpi image, that is, an image having a pitch between dots of about 42.3 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a nozzle array diagram viewed from below
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the ejection order of the ink droplets D from the nozzle 301
  • FIG. It is a figure for demonstrating the landing order of the ink droplet D on the surface.
  • nozzles 301 are identified as nozzles 301A to 301O. Further, the ink droplets D ejected from the nozzles 301A to 301O are identified as ink droplets Da to Do.
  • the control unit 5 controls the electrostatic voltage power supply 51 to apply an electrostatic voltage to the nozzle plate 30 of the inkjet head 3.
  • a predetermined electrostatic voltage is applied to the gap G between the lower surface of the nozzle plate 30 and the surface of the recording medium P. Thereby, an electrostatic field is formed in the gap G, and electric lines of force from the nozzle plate 30 toward the recording medium P are formed.
  • the predetermined electrostatic voltage is a voltage at which the voltage per unit length of the gap G is not less than 500 V / mm and not more than the dielectric breakdown voltage of air.
  • control unit 5 controls the transport unit 2 to transport the recording medium P placed on the transport unit 2 in the transport direction Z at a predetermined speed.
  • the control unit 5 controls the inkjet head 3 to discharge the ink droplet Da from the nozzle 301A.
  • the ink droplet Da is discharged while being charged by the electrostatic field formed in the gap G.
  • the volume of the ejected ink droplet Da is preferably 3 pl or less.
  • the charged ink droplet Da flies while receiving an electrostatic attraction force along an electric force line formed in the gap G. Thereafter, the ink droplet Da lands on the surface of the recording medium P, and discharges, that is, discharges, charged charges to the transport unit 2.
  • the control unit 5 ejects the ink droplet Db from the nozzle 301B at a predetermined timing before the ink droplet Da reaches the surface of the recording medium P.
  • the predetermined timing means that after the ink droplet Da has landed on the surface of the recording medium P and before the discharge is completed, the ink droplet Db overlaps the ink droplet Da and land on the surface of the recording medium P. Is the right timing.
  • the ink droplet Db like the ink droplet Da, is charged and flies while receiving an electrostatic attraction force. At this time, the ink droplet Da and the ink droplet Db fly in the gap G at the same time.
  • the ink droplet Db lands on the ink droplet Da before the ink droplet Da finishes discharging.
  • the time interval from the arrival of the ink droplet Da to the arrival of the ink droplet Db is preferably 20 msec or less as the time from the arrival of the ink droplet Da to the end of discharge.
  • control unit 5 sequentially discharges the ink droplets Dc to Do from the nozzles 301C to 301O at a predetermined timing similarly to the discharge timing of the ink droplet Db with respect to the ink droplet Da.
  • the ink droplets Dc to Do sequentially land on the surface of the recording medium P after the landing of the ink droplets D on which they overlap and before the discharge is completed.
  • the distance W between the nozzles 301I and 301H is the longest in the Y direction (conveyance direction Z) between the nozzles 301 that discharge the ink droplets D that overlap each other due to the arrangement of the nozzles 301. That is, the landing time interval of the overlapping ink droplets D is the longest in the ink droplets Di and the ink droplets Dh ejected from the nozzles 301I and 301H.
  • the controller 5 causes the ink droplets Di and the ink droplets Dh to be ejected from the nozzles 301I and 301H so that the longest landing time interval is 20 msec or less.
  • control unit 5 causes the ink droplets D to be ejected from the nozzles 301 other than the nozzles 301A to 301O in the same manner as necessary.
  • control unit 5 controls the irradiation device 4 to irradiate the ink droplets D landed on the surface of the recording medium P with ultraviolet rays. More specifically, the control unit 5 causes the irradiation device 4 to irradiate the recording medium P that passes under the irradiation device 4 with the conveyance by the conveyance unit 2. As a result, the ink droplets D landed on the surface of the recording medium P are cured and fixed as recording dots on the recording medium P, and an image is recorded.
  • the irradiation of the ultraviolet rays by the irradiation device 4 is performed quickly and sequentially on the recording medium P passing under the irradiation device 4 in parallel with the discharge of the ink droplets D from the nozzle 301. More preferably, the ink droplet D is cured before being discharged.
  • the ink jet recording apparatus 1 since the ink droplet D is landed on the recording medium P before the ink droplet D is completely discharged, the other ink droplet D overlapping the ink droplet D is landed.
  • the two ink droplets D generate repulsive force due to their charged charges after landing. As a result, the occurrence of beading or color bleeding caused by the ink droplets D that have landed attracting each other is prevented. Therefore, high image quality can be achieved without limiting the types of ink and recording medium P.
  • the time interval from the arrival of the ink droplet D to the recording medium P until the arrival of the other ink droplet D is 20 msec or less, it is possible to effectively use the repulsive force due to the charged charge between these ink droplets D. It becomes. As a result, the occurrence of beading or color bleeding caused by the ink droplets D that have landed attracting each other is more reliably prevented. Therefore, the type of ink or recording medium P is not limited, and high image quality can be realized more reliably.
  • the ink droplets D ejected from these ink ejection ports 301a are repelled by the mutual charge during flight. I don't get along. Therefore, the landing position is prevented from being shifted due to the change in the ejection direction of the ink droplet D. Therefore, it is possible to prevent the image quality from deteriorating and realize a higher image quality.
  • the ink droplets D that have landed on the surface of the recording medium P are quickly cured by the irradiation device 4, the occurrence of beading or color bleeding caused by the ink droplets D that have landed attracting each other is more reliably prevented.
  • plain paper is used as the recording medium P, feathering and back-through that cause irregular bleeding along the paper fibers are prevented. Therefore, further high image quality can be realized more reliably.
  • the irradiation device 4 irradiates ultraviolet rays, but any device that irradiates heat or light to the ink droplets D landed on the recording medium P may be used.
  • an ink that is cured when irradiated with heat or light from the irradiation device 4 is used. More specifically, in the case of the irradiation device 4 that irradiates heat, water-based ink that is cured by increasing the viscosity by evaporation of the solvent is used.
  • an activating light curable ink that is cured by increasing the viscosity by receiving a polymerization reaction upon receiving the activating light beam is used.
  • Gap G 1mm
  • Recording medium P art paper (printing paper; OK Kanto), ink jet exclusive paper
  • Ink aqueous ink
  • Ink electrical conductivity 100 ⁇ S / cm Volume of ink droplet D: 2, 4, 6 pl Distance W between nozzles: 10 mm
  • Table 1 the ejection frequency of the ink droplet D, the conveyance speed of the recording medium P, the landing time interval of the ink droplet D, and the application at the gap G Line drawing was performed by changing each voltage.
  • FIG. 8A shows an example of a good image in which no liquid is generated
  • FIG. 8B shows an example of an image in which the liquid is generated. In the image example of FIG. 8B, (black spots) are generated from countless liquids, and the image quality is lower than that of the image example of FIG.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

　インクや記録媒体の種類が限定されることなく高画質を実現することを目的とし、インク滴Ｄを吐出する複数のノズル３０１が設けられたインクジェットヘッド３を備え、インクジェットヘッド３と記録媒体Ｐとの間に電圧を印加して、複数のノズル３０１からインク滴Ｄを帯電させつつ吐出させて記録媒体Ｐへ着弾させ、当該記録媒体Ｐに画像を記録するインクジェット記録装置１において、記録媒体Ｐにインク滴Ｄａを着弾させてから、当該インク滴Ｄａが放電し終わる前に、当該インク滴Ｄａに重なるインク滴Ｄｂを着弾させる。

Description

インクジェット記録装置
　本発明は、インクジェット記録装置に関する。
　従来、インクジェットヘッドからインク滴を吐出させて記録媒体に所望の画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置は、多岐にわたる用途に用いられ、それぞれの目的に沿った種類のインクや記録媒体が使用可能となっている。
　しかしながら、インクジェット記録装置において高画質を実現するには、記録媒体としてインク吸収性を有する専用紙を用いることが必要であった。例えば、記録媒体としてインク吸収性の弱いコート紙やアート紙、又はインク吸収性の全く無いプラスチックフィルムを用いた場合、インク滴同士が記録媒体上で付着してダマになるビーディングや、異色インク滴同士が記録媒体上で混ざって色濁りを起こすカラーブリードといった現象が生じ、画質を低下させることがあった。
　そこで、ビーディングやカラーブリードの発生を防止するものとして、いくつかの方法が提案されている。
　その１つとして、室温で固体のワックス等を素材とするホットメルト型インク組成物を用い、これを加熱等により液化して吐出させ、記録媒体上に着弾させつつ冷却固化して記録ドットを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。この方法では、着弾後のインク滴を直ちに冷却固化させることができるため、記録媒体の種類に因らずビーディングやカラーブリードの発生を防止することができる。
　別の方法としては、活性化光線の照射によって硬化するインクを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、これに類似するものとして、色材としての顔料のほか、重合性材料として三官能以上のポリアクリレートを含有し、ケトン，アルコールを主溶剤とする非水系インクを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。これらの方法では、硬化成分を反応させることで着弾後のインク滴を直ちに硬化させることができるため、記録媒体の種類に因らずビーディングやカラーブリードの発生を防止することができる。
　その他の方法としては、紫外線重合モノマーを含有した水系インクを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。この方法では、紫外線を照射して重合反応させることで着弾後のインク滴を直ちに硬化させることができるため、記録媒体の種類に因らず拡散を抑制し、ビーディングやカラーブリードの発生のほか、普通紙を用いた場合の裏抜けを防止することができる。
米国特許第４３９１３６９号明細書 米国特許第４４８４９４８号明細書 米国特許第４２２８４３８号明細書 特公平５－６４６６７号公報 特開平７－２２４２４１号公報
　しかしながら、上記特許文献１～５に記載の方法では、インクの種類が限定されることに起因する別の問題が生じていた。
　例えば、上記特許文献１，２に記載の方法では、インクの種類が、柔らかいワックス状のインク滴となるものに限定される。そのため、このインク滴による記録ドットが盛り上がってしまい、これをローラで均したときにその表面で光が乱反射して光沢の不自然さを生じさせる問題や、擦過性能が不足する問題があった。
　また、上記特許文献３，４に記載の方法では、インクの種類が、不揮発性の硬化成分を多量に含有するものに限定される。そのため、記録ドットが盛り上がってしまい、上記同様に光沢の不自然さや擦過性能の不足といった問題があった。加えて、インクに含有される硬化成分は、人体に対する安全性の面で化合物の選択に制約を受けるため、この化合物の選択に伴うインクの物性について自由な設計が制限されていた。
　また、特許文献５に記載の方法では、紫外線重合モノマーの含有量を多くすると、インクの粘度が増加してインク滴の吐出速度が大幅に低下する一方、紫外線重合モノマーの含有量を少なくすると、拡散を抑制する効果が低下してビーディングやカラーブリードの発生を防止できないといった問題があった。つまり、インクの種類が、適切な量の紫外線重合モノマーを含有するものに限定されていた。
　本発明の課題は、インクや記録媒体の種類が限定されることなく、高画質を実現することのできるインクジェット記録装置を提供することである。
　前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
　インクをインク滴として吐出する複数のノズルが設けられたインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドと記録媒体との間に電圧を印加して、前記複数のノズルから前記インク滴を帯電させつつ吐出させて前記記録媒体へ着弾させ、当該記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
　前記記録媒体に一のインク滴を着弾させてから、当該一のインク滴が放電し終わる前に、当該一のインク滴に重なる他のインク滴を着弾させることを特徴とする。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
　前記一のインク滴が着弾してから前記他のインク滴が着弾するまでの時間間隔が、２０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、
　前記複数のノズルは、互いのインク吐出口の間の距離が１７０μｍ以上であることを特徴とする。
　請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
　前記記録媒体に着弾した前記インク滴へ熱または光を照射する照射手段を備え、
　前記インクは、前記照射手段から熱または光が照射されることにより硬化するものであることを特徴とする。
　請求項１に記載の発明によれば、記録媒体に一のインク滴を着弾させてから、当該一のインク滴が放電し終わる前に、当該一のインク滴に重なる他のインク滴を着弾させるので、これら一のインク滴と他のインク滴とには、着弾した後に、互いの帯電電荷による斥力が生じる。これにより、着弾したインク滴同士が引き合って生じるビーディングやカラーブリードの発生が防止される。したがって、インクや記録媒体の種類が限定されることなく、高画質を実現することができる。
　請求項２に記載の発明によれば、記録媒体に一のインク滴が着弾してから他のインク滴が着弾するまでの時間間隔が２０ｍｓｅｃ以下であるので、これらインク滴同士の帯電電荷による斥力を有効に使うことが可能となる。これにより、着弾したインク滴同士が引き合って生じるビーディングやカラーブリードの発生がより確実に防止される。したがって、インクや記録媒体の種類が限定されることなく、より確実に高画質を実現することができる。
　請求項３に記載の発明によれば、複数のノズルは、互いのインク吐出口の間の距離が１７０μｍ以上であるので、これらのインク吐出口から吐出された各インク滴が、飛翔中に互いの帯電電荷によって反発し合うことがない。そのため、インク滴の吐出方向が変化することによる着弾位置のずれが防止される。したがって、画質の低下を防止して、更なる高画質を実現することができる。
　請求項４に記載の発明によれば、記録媒体に着弾したインク滴へ熱または光を照射する照射手段により当該インク滴を硬化させるので、着弾したインク滴同士が引き合うのを互いの帯電電荷による斥力で抑制しつつ、当該インク滴を速やかに硬化させることができる。これにより、ビーディングやカラーブリードの発生がより確実に防止される。したがって、インクや記録媒体の種類が限定されることなく、より確実に高画質を実現することができる。
インクジェット記録装置の要部を示す模式図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 ノズルプレートの下面図である。 図３のＡ部を拡大した図である。 図４のIII－III線でのノズルプレートの断面図である。 下方から見たノズル配列図である。 （ａ）ノズルからのインク滴の吐出順を説明するための図であり、（ｂ）記録媒体表面でのインク滴の着弾順を説明するための図である。 （ａ）液よりが発生していない良好な画像例を示す図であり、（ｂ）液よりが発生している画像例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
　図１は、本発明に係るインクジェット記録装置１の要部を示す模式図である。
　この図に示すように、インクジェット記録装置１は、記録媒体Ｐを矢印Ｚの方向（以下、搬送方向Ｚという）へ搬送する搬送部２を備えている。搬送部２は接地されており、接地電位に維持されている。記録媒体Ｐとしては、紙や布帛のほか、インク吸収性の無いプラスチックフィルムや金属類等を用いることが可能であり、特に限定されない。なお、ここでの紙とは、インク吸収性を有するインクジェットプリンタ専用紙は勿論のこと、インク吸収性の弱いコート紙やアート紙、及び普通紙を含むものである。
　搬送部２の上方には、搬送部２上の記録媒体Ｐへインク滴Ｄを吐出するインクジェットヘッド３が配設されている。このインクジェットヘッド３には、インク滴Ｄを吐出する複数のノズル３０１が、図中のＸ方向及びＹ方向に配列されている（図２参照）。
　また、搬送部２の上方であって、インクジェットヘッド３よりも搬送方向Ｚの後流側には、記録媒体Ｐの表面に着弾したインク滴Ｄへ紫外線を照射する照射装置４が配設されている。
　これら搬送部２，インクジェットヘッド３及び照射装置４は、制御部５に接続されており、この制御部５により動作を制御される。制御部５には、後述するインクジェットヘッド３のノズルプレート３０に静電電圧を印加する静電電圧電源５１が備えられている。この静電電圧電源５１により、ノズルプレート３０下面と搬送部２上面との間、ひいてはノズルプレート３０下面と記録媒体Ｐ表面との間のギャップＧに、所定の静電電圧を印加可能となっている。
　図２は、インクジェットヘッド３の斜視図である。
　この図に示すように、インクジェットヘッド３の下端には、インク滴Ｄを吐出する複数のノズル３０１が設けられたノズルプレート３０が取り付けられている。
　図３は、ノズルプレート３０の下面図である。但し、この図では、図示の分かり易さのために、後述の絞り流路３３０及び圧力室３４０を実線で示している。
　この図に示すように、ノズルプレート３０は、複数のノズル列３００を有している。ノズル列３００は、本実施形態においては、８個のノズル３０１から構成されている。より詳しくは、ノズル列３００は、Ｘ方向の位置が僅かずつ重なるようにＹ方向に対して斜めの直線状に配列された、４個のノズル３０１からなるノズル組を２組有している。そして、この２組のノズル組は、一方のノズル組の一端のノズル３０１と他方のノズル組の他端のノズル３０１との、２個のノズル３０１のＸ方向の位置を僅かに重ねつつ、互いの４個のノズル３０１をＹ方向へ交互に配列させている。このノズル列３００は、各ノズル３０１のＸ方向の位置が交互に僅かずつ重なるようにＹ方向に２列配列されている（図７（ａ）参照）とともに、各ノズル３０１のＹ方向の位置が同一となるようにＸ方向に８列配列されている。つまり、ノズル列３００は合計１６列配列されており、ノズル３０１は、Ｘ方向に８列とＹ方向に１６列の、合計１２８個が配列されている。
　また、ノズルプレート３０内には、各ノズル３０１へインクを流通させるためのインク流路３１０が形成されている。インク流路３１０は、２つの集合流路３１１と、８つの分岐流路３１２とを有している。
　このうち、２つの集合流路３１１は、全てのノズル３０１を挟むように、そのＸ方向の両側に形成されているとともに、それぞれ両端のインク供給口３１３に連通されている。
　一方、８つの分岐流路３１２は、各集合流路３１１と連通されている。また、これらの分岐流路３１２は、Ｙ方向に１６列配列されたノズル３０１に対し、２列毎にインクを供給できるように、それぞれＸ方向へ延在されつつＹ方向へ並設されている。
　図４は、図３のＡ部を拡大した図であり、図５は、図４のIII－III線でのノズルプレート３０の断面図である。
　これらの図に示すように、分岐流路３１２は、インク供給路３２０，絞り流路３３０，圧力室３４０及び開口部３５０をこの順に介してノズル３０１と連通されている。
　インク供給路３２０及び絞り流路３３０は、分岐流路３１２から圧力室３４０へインクを供給するための流路である。
　圧力室３４０は、開口部３５０を通じてノズル３０１からインクを吐出させるための部屋であり、平面視で一辺が４５０μｍ角の略正方形状に形成されている。圧力室３４０の上方には、圧電素子３４１が付設されている。
　圧電素子３４１は、ＰＺＴ（lead zirconium titanate）からなるアクチュエータであり、電圧が印加されると変形して圧力室３４０内部のインクを開口部３５０へ押し出す。押し出されたインクは、開口部３５０を通じて、ノズルプレート３０下面に開口したノズル３０１のインク吐出口３０１ａから微小なインク滴Ｄとして吐出される。
　また、複数のノズル３０１は、互いのインク吐出口３０１ａの間の距離が所定の距離以上となっており、本実施形態においては、当該距離が１７０μｍ以上である。つまり、Ｘ方向に隣り合うインク吐出口３０１ａ間の距離Ｌ１と、略Ｙ方向に隣り合うインク吐出口３０１ａ間の距離Ｌ２とは、いずれも１７０μｍ以上となっている。
　但し、隣り合うインク吐出口３０１ａ間の距離Ｌ１，Ｌ２は、以下の画質低下現象を防止できる距離であれば、１７０μｍ以上でなくともよい。
　インク吐出口３０１ａから吐出されたインク滴Ｄは、後述するようにギャップＧ中で帯電している。そのため、隣り合うインク吐出口３０１ａから吐出された２つのインク滴Ｄは、飛翔中に互いの帯電電荷によって相互に斥力を作用させる。このとき、隣り合うインク吐出口３０１ａ間の距離Ｌ１，Ｌ２が近すぎる場合には、インク滴Ｄを吐出方向へ飛翔させる力よりも上記の斥力が大きくなる。その結果、インク滴Ｄの吐出方向が変化して着弾位置がずれ、画質を低下させてしまう。したがって、隣り合うインク吐出口３０１ａ間の距離Ｌ１，Ｌ２として、インク滴Ｄを吐出方向へ飛翔させる力よりも上記の斥力が小さくなるような距離とすることで、この画質低下現象を防止することができる。
　インクジェット記録装置１で用いられるインクは、紫外線の照射を受けて硬化する、いわゆるＵＶ硬化インクである。また、このインクの電気伝導度は、インク滴Ｄに適正な静電吸引力を作用させるために、１μＳ／ｃｍ以上かつ１０００μＳ／ｃｍ以下であることが好ましいが、高精細の画像を実現する観点から、１００μＳ／ｃｍ以上であることがより好ましい。
　以上の構成を具備するインクジェット記録装置１は、記録媒体Ｐを搬送方向Ｚへ搬送させつつインク滴Ｄを着弾させて所望の画像を記録する、いわゆるシングルパス方式のものである。同時に、インクジェット記録装置１は、ノズルプレート３０と記録媒体Ｐとの間のギャップＧに静電電圧を印加することにより、このギャップＧ間を飛翔するインク滴Ｄを帯電させて静電吸引力を作用させつつ画像を記録する、いわゆる静電吸引方式のものである。また、インクジェット記録装置１は、特に限定はされないが、６００ｄｐｉの画像、つまりドット間のピッチが約４２．３μｍの画像を記録可能となっている。
　続いて、記録媒体Ｐに画像を記録する際のインクジェット記録装置１の動作について、図６及び図７を参照して説明する。ここでは、画像として単一のラインを描画する場合を例に挙げて説明する。
　図６は、下方から見たノズル配列図であり、図７（ａ）は、ノズル３０１からのインク滴Ｄの吐出順を説明するための図であり、図７（ｂ）は、記録媒体Ｐ表面でのインク滴Ｄの着弾順を説明するための図である。
　なお、以下の説明では、図６に示すように、便宜上、一部のノズル３０１をノズル３０１Ａ～３０１Ｏとして識別する。また、ノズル３０１Ａ～３０１Ｏから吐出されたインク滴Ｄをインク滴Ｄａ～Ｄｏとして識別する。
　まず、制御部５は、静電電圧電源５１を制御してインクジェットヘッド３のノズルプレート３０に静電電圧を印加する。そして、ノズルプレート３０下面と記録媒体Ｐ表面との間のギャップＧに所定の静電電圧が印加された状態とする。これにより、ギャップＧには静電界が形成され、ノズルプレート３０から記録媒体Ｐへ向かう電気力線が形成される。ここで、所定の静電電圧とは、ギャップＧの単位長さ当たりの電圧が５００Ｖ／ｍｍ以上、且つ、空気の絶縁破壊電圧以下となる電圧である。
　次に、制御部５は、搬送部２を制御して、当該搬送部２に載置された記録媒体Ｐを所定の速度で搬送方向Ｚへ搬送させる。
　次に、制御部５は、インクジェットヘッド３を制御してノズル３０１Ａからインク滴Ｄａを吐出させる。このインク滴Ｄａは、ギャップＧに形成された静電界により帯電されつつ吐出される。このとき、吐出されるインク滴Ｄａの体積は、３ｐｌ以下とするのが好ましい。帯電されたインク滴Ｄａは、ギャップＧに形成された電気力線に沿って静電吸引力を受けつつ飛翔する。その後、インク滴Ｄａは記録媒体Ｐの表面に着弾し、搬送部２へ帯電電荷を放出、つまり放電する。
　また、制御部５は、インク滴Ｄａが記録媒体Ｐの表面に着弾する前の所定のタイミングで、ノズル３０１Ｂからインク滴Ｄｂを吐出させる。ここで、所定のタイミングとは、インク滴Ｄａが記録媒体Ｐの表面に着弾した後であって放電し終わる前に、インク滴Ｄｂがインク滴Ｄａに重なって記録媒体Ｐの表面に着弾するようなタイミングである。インク滴Ｄｂは、インク滴Ｄａと同様に、帯電されて静電吸引力を受けつつ飛翔する。このとき、インク滴Ｄａとインク滴Ｄｂとは、同時にギャップＧ中を飛翔する。
　そして、記録媒体Ｐの表面にインク滴Ｄａが着弾してから、このインク滴Ｄａが放電し終わる前に、当該インク滴Ｄａに重なってインク滴Ｄｂが着弾する。このとき、インク滴Ｄａが着弾してからインク滴Ｄｂが着弾するまでの時間間隔は、インク滴Ｄａが着弾してから放電し終わるまでの時間として、２０ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
　また、制御部５は、インク滴Ｄａに対するインク滴Ｄｂの吐出タイミングと同様に、ノズル３０１Ｃ～３０１Ｏからインク滴Ｄｃ～Ｄｏを所定のタイミングで順次吐出させる。こうして、インク滴Ｄｃ～Ｄｏは、自らが重なるインク滴Ｄの着弾後であって放電し終わる前に、順次記録媒体Ｐの表面に着弾する。
　なお、互いに重なるインク滴Ｄを吐出する各ノズル３０１間のＹ方向（搬送方向Ｚ）の距離は、ノズル３０１の配列上、ノズル３０１Ｉとノズル３０１Ｈとの距離Ｗが最も長くなる。つまり、互いに重なるインク滴Ｄの着弾時間間隔は、これらノズル３０１Ｉとノズル３０１Ｈとから吐出されるインク滴Ｄｉとインク滴Ｄｈとにおいて、最も長くなる。制御部５は、この最長の着弾時間間隔が２０ｍｓｅｃ以下となるように、ノズル３０１Ｉとノズル３０１Ｈとからインク滴Ｄｉとインク滴Ｄｈとを吐出させる。
　また、制御部５は、ノズル３０１Ａ～３０１Ｏ以外の他のノズル３０１からも、それぞれ必要に応じて同様の要領でインク滴Ｄを吐出させる。
　次に、制御部５は、照射装置４を制御して、記録媒体Ｐの表面に着弾したインク滴Ｄへ紫外線を照射させる。より詳しくは、制御部５は、搬送部２による搬送に伴って照射装置４の下方を通過する記録媒体Ｐに対して、照射装置４から紫外線を照射させる。これにより、記録媒体Ｐの表面に着弾したインク滴Ｄが硬化され、記録ドットとして記録媒体Ｐに定着されて、画像が記録される。なお、照射装置４による紫外線の照射は、ノズル３０１からのインク滴Ｄの吐出と併行して、照射装置４の下方を通過する記録媒体Ｐに対して順次速やかに行われるのが好ましく、互いに重なるインク滴Ｄが放電する前に硬化するよう行われるのがより好ましい。
　以上のインクジェット記録装置１によれば、記録媒体Ｐにインク滴Ｄを着弾させてから当該インク滴Ｄが放電し終わる前に、当該インク滴Ｄに重なる他のインク滴Ｄを着弾させるので、これら２つのインク滴Ｄには、着弾した後に、互いの帯電電荷による斥力が生じる。これにより、着弾したインク滴Ｄ同士が引き合って生じるビーディングやカラーブリードの発生が防止される。したがって、インクや記録媒体Ｐの種類が限定されることなく、高画質を実現することができる。
　また、記録媒体Ｐにインク滴Ｄが着弾してから他のインク滴Ｄが着弾するまでの時間間隔が２０ｍｓｅｃ以下であるので、これらインク滴Ｄ同士の帯電電荷による斥力を有効に使うことが可能となる。これにより、着弾したインク滴Ｄ同士が引き合って生じるビーディングやカラーブリードの発生がより確実に防止される。したがって、インクや記録媒体Ｐの種類が限定されることなく、より確実に高画質を実現することができる。
　また、複数のノズル３０１は、互いのインク吐出口３０１ａの間の距離が１７０μｍ以上であるので、これらのインク吐出口３０１ａから吐出された各インク滴Ｄが、飛翔中に互いの帯電電荷によって反発し合うことがない。そのため、インク滴Ｄの吐出方向が変化することによる着弾位置のずれが防止される。したがって、画質の低下を防止して、更なる高画質を実現することができる。
　また、照射装置４により、記録媒体Ｐの表面に着弾したインク滴Ｄが速やかに硬化された場合には、着弾したインク滴Ｄ同士が引き合って生じるビーディングやカラーブリードの発生がより確実に防止されるとともに、記録媒体Ｐとして普通紙を用いたときに紙の繊維に沿って不規則な滲みが発生するフェザリングや裏抜けが防止される。したがって、更なる高画質をより確実に実現することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
　例えば、上記実施形態においては、照射装置４は紫外線を照射するものとしたが、記録媒体Ｐに着弾したインク滴Ｄへ熱または光を照射するものであればよい。但し、この場合には、インクとして、照射装置４から熱または光が照射されることにより硬化するものが用いられる。より詳しくは、熱を照射する照射装置４とした場合には、溶媒が蒸発されることにより粘度が上昇して硬化する水系インクが用いられる。また、紫外線や電子といった活性化光線を照射する照射装置４とした場合には、この活性化光線を受けて重合反応を起こすことにより粘度が上昇して硬化する活性化光線硬化インクが用いられる。
　以下に、実施例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。
　本発明の実施例及び比較例として、それぞれ以下の条件でライン描画を実施し、ビーディングやカラーブリードの発生要因である液より（重なったインク滴Ｄが繋がる）の発生状態を目視で観察して官能的評価を行った。
＜描画条件＞
　インクジェットヘッド３を使用してシングルパスでライン描画を行った。実施例及び比較例を通じて共通の描画条件は、以下の通りである。
　　ギャップＧ　　　　　：　１ｍｍ
　　記録媒体Ｐ　　　　　：　アート紙（印刷本紙；ＯＫ金藤），インクジェット専用紙
　　インク　　　　　　　：　水性インク
　　インクの電気伝導度　：　１００μＳ／ｃｍ
　　インク滴Ｄの体積　　：　２，４，６ｐｌ
　　ノズル間の距離Ｗ　　：　１０ｍｍ
　実施例１～３及び比較例１～４として、以下の表１に示すように、インク滴Ｄの吐出周波数、記録媒体Ｐの搬送速度、インク滴Ｄの着弾時間間隔、及びギャップＧでの印加電圧をそれぞれ変化させてライン描画を行った。なお、ここでのインク滴Ｄの着弾時間間隔とは、Ｙ方向へ最長のノズル間の距離Ｗ（＝１０ｍｍ）となる、ノズル３０１Ｈとノズル３０１Ｉとから吐出されるインク滴Ｄｈとインク滴Ｄｉとの着弾時間間隔である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜結果＞
　描画したラインに対して液よりの発生状態を確認したところ、表１に示す結果の通りとなった。ここで、比較例１～４の「×」は液よりが発生したことを示し、実施例１～３の「○」は液よりの発生が抑制されたことを示している。より詳しくは、実施例１～３の「○」は、同一の描画条件であって印加電圧が０Ｖの比較例と比べて液よりの発生が抑制されたことを示している。具体的には、実施例１は比較例２と、実施例２，３は比較例３とそれぞれ比べている。但し、実施例３は、実施例２と比べても、液よりの発生が更に抑制されていた。
　また、実施例１～３では、記録媒体Ｐがアート紙（印刷本紙）とインクジェット専用紙とのいずれの場合においても液よりの発生が抑制されていた。更に、実施例１～３では、インク滴Ｄの体積が２，４，６ｐｌのいずれの場合においても液よりの発生が抑制されていたが、インク滴Ｄの体積がより少ないときの方が液よりの抑制効果が顕著であった。ここで、液よりが発生していない良好な画像の例を図８（ａ）に、液よりが発生している画像の例を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）の画像例では、無数の液より（黒いスポット）が発生しており、図８（ａ）の画像例に比べて低画質となっている。
＜まとめ＞
　上記の結果より、インク滴Ｄの着弾時間間隔が２０ｍｓｅｃ以下である１２．５ｍｓｅｃ以下のときであってギャップＧに電圧を印加した場合に、記録媒体Ｐの種類に因らず、液よりの発生を抑制できていることが分かる。
　１　インクジェット記録装置
　３　インクジェットヘッド
　４　照射装置（照射手段）
　５　制御部
　３０１　ノズル
　３０１ａ　インク吐出口
　Ｄ　インク滴
　Ｇ　ギャップ
　Ｐ　記録媒体

Claims (4)

  1. 　インクをインク滴として吐出する複数のノズルが設けられたインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドと記録媒体との間に電圧を印加して、前記複数のノズルから前記インク滴を帯電させつつ吐出させて前記記録媒体へ着弾させ、当該記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
    　前記記録媒体に一のインク滴を着弾させてから、当該一のインク滴が放電し終わる前に、当該一のインク滴に重なる他のインク滴を着弾させることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 　前記一のインク滴が着弾してから前記他のインク滴が着弾するまでの時間間隔が、２０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
  3. 　前記複数のノズルは、互いのインク吐出口の間の距離が１７０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
  4. 　前記記録媒体に着弾した前記インク滴へ熱または光を照射する照射手段を備え、
    　前記インクは、前記照射手段から熱または光が照射されることにより硬化するものであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
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