(57)【要約】【課題】被記録媒体への表面処理効果を高めて、印刷物の密着性を向上させたインク塗布ユニットを提供することである。【解決手段】ノズル開口部を有しインクを液滴として吐出するヘッド部１と、ヘッド部１に対向するように配置された電極２と、電極２に高電圧を印加する電圧制御部４を備え、電圧制御部４により電極２に高電圧を印加してヘッド部１と電極２の間にプラズマを発生させて、ヘッド部１と電極２の間を通過する被記録媒体３の表面をプラズマ処理するとともに、ノズル開口部からインクを吐出して被記録媒体３の表面に着弾させることを特徴とする。【選択図】図1
2010058404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口部を有しインクを液滴として吐出するヘッド部と、そのヘッド部に対向するように配置されたプラズマ処理用の電極と、少なくともその電極に高電圧を印加する電圧制御部とを備え、
前記電圧制御部により少なくとも電極に高電圧を印加してヘッド部と電極の間にプラズマを発生させて、そのヘッド部と電極の間を通過する被記録媒体の表面をプラズマ処理するとともに、前記ノズル開口部からインクを吐出して前記被記録媒体の表面に着弾させることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項２】
請求項1に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記電圧制御部により前記ヘッド部と電極の間に高電圧が印加されることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記ヘッド部の電極と対向する面に絶縁体を介してカバープレートが設置され、前記絶縁体とカバープレートは前記ノズル開口部を塞がない形状をしており、前記カバープレートと電極の間に高電圧が印加されることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記カバープレートは取替え可能になっていることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項５】
請求項1に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記ヘッド部が接地されて、前記電圧制御部により前記電極に高電圧が印加されることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項６】
請求項1ないし５のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記ヘッド部の外周部が導電性のヘッド固定部材で固定されて、前記ヘッド部ならびにヘッド固定部材と電極の間でプラズマが発生する構成になっていることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項７】
請求項1ないし６のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記ヘッド部のみ、またはヘッド部と電極が前記被記録媒体に対して移動可能になっており、ヘッド部と電極の間に形成されるプラズマ発生部が移動しながら被記録媒体をプラズマ処理するように構成されていることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項８】
請求項1ないし７のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記プラズマ処理がコロナ放電またはグロー放電によって行われることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項９】
請求項1ないし８のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記プラズマ処理が大気圧下または大気圧近傍の圧力下で行うことを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項１０】
請求項1ないし９のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記被記録媒体が非吸収性を有する被記録体であることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項１１】
請求項1ないし１０のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットにおいて、前記ヘッド部と電極の間が０．３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に規制されていることを特徴とするインク塗布ユニット。
【請求項１２】
インクを収容するインクタンクと、インク塗布ユニットと、前記インクタンクにあるインクをインク塗布ユニットに供給するインク供給系統とを備えたインクジェット記録装置において、前記インク塗布ユニットが請求項1ないし１１のいずれか１項に記載のインク塗布ユニットであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１３】
インクを液滴として吐出するヘッド部と、そのヘッド部に対向するように配置されたプラズマ処理用の電極と、少なくともその電極に高電圧を印加する電圧制御部とを備え、
前記電圧制御部により少なくとも電極に高電圧を印加してヘッド部と電極の間にプラズマを発生させて、そのヘッド部と電極の間に形成されたプラズマ発生部の中に被記録媒体を通過させて、被記録媒体の表面をプラズマ処理するとともに、前記ヘッド部からインクを吐出して前記被記録媒体の表面に着弾させて画像を形成することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１４】
請求項1３に記載のインクジェット記録方法において、前記被記録媒体が非吸収性を有する被記録体であることを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体にインク滴を着弾して画像を形成するインクジェット記録装置に係り、特に被記録媒体の表面をプラズマ処理するインク塗布ユニット、インクジェット記録装置ならびにインクジェット記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、インクを微細なノズルから噴射して被記録媒体にインク滴を着弾させて画像を形成する画像形成方法である。このようなインクジェット記録方式の被記録媒体３としては、普通紙を用いられることが多いが、インクの開発により、布やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）等の合成樹脂フィルムなどへの印刷が可能となっている。
【０００３】
合成樹脂フィルムなどの非吸収性被記録媒体への印刷の場合には、インクが表面にしか残らないため、被記録媒体へのインク滴の広がりや定着後の密着性等が課題となっている。また、非吸収性以外の被記録媒体への印刷においても、印刷の高画質化と高速化により、インク滴の広がりの制御が課題となっている。
【０００４】
このようなインク滴の広がりや密着性を制御するために、前処理方法等が検討されてきている。例えば、従来のインクジェット被記録媒体の表面処理方法としては、プラズマを発生させる前処理方法や火炎による前処理方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０１７１１号公報
【特許文献２】特開平０１−８５７６６号公報
【特許文献３】特開平１１−２６３００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし前述の表面処理方法は、予め前処理装置で前処理した被記録媒体をインクジェット記録装置にセットしたり、インクジェット記録装置のインク塗布ユニットとは別に前処理装置が設置されている。
【０００６】
これでは、表面処理してから記録するまでの間に、処理効果が減退したり、装置を別々に設置するため装置が大型化し、余分なスペースが必要となるなどの問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、被記録媒体への表面処理効果を高めて、印刷物の密着性を向上させたインク塗布ユニット、インクジェット記録装置ならびにインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、ノズル開口部を有しインクを液滴として吐出するヘッド部と、そのヘッド部に対向するように配置されたプラズマ処理用の電極と、少なくともその電極に高電圧を印加する電圧制御部とを備え、
前記電圧制御部により少なくとも電極に高電圧を印加してヘッド部と電極の間にプラズマを発生させて、そのヘッド部と電極の間を通過する被記録媒体の表面をプラズマ処理するとともに、前記ノズル開口部からインクを吐出して前記被記録媒体の表面に着弾させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記電圧制御部により前記ヘッド部と電極の間に高電圧が印加されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記ヘッド部の電極と対向する面に絶縁体を介してカバープレートが設置され、前記絶縁体とカバープレートは前記ノズル開口部を塞がない形状をしており、前記カバープレートと電極の間に高電圧が印加されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記カバープレートは取替え可能になっていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記ヘッド部が接地されて、前記電圧制御部により前記電極に高電圧が印加されることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第６の手段は前記第１ないし第５の手段において、前記ヘッド部の外周部が導電性のヘッド固定部材で固定されて、前記ヘッド部ならびにヘッド固定部材と電極の間でプラズマが発生する構成になっていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第７の手段は前記第１ないし第６の手段において、前記ヘッド部のみ、またはヘッド部と電極が前記被記録媒体に対して移動可能になっており、ヘッド部と電極の間に形成されるプラズマ発生部が移動しながら被記録媒体をプラズマ処理するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第８の手段は前記第１ないし第７の手段において、前記プラズマ処理がコロナ放電またはグロー放電によって行われることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第９の手段は前記第１ないし第８の手段において、前記プラズマ処理が大気圧下または大気圧近傍の圧力下で行うことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第１０の手段は前記第１ないし第９の手段において、前記被記録媒体が非吸収性を有する被記録体であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１１の手段は前記第１ないし第１０の手段において、前記ヘッド部と電極の間が０．３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に規制されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１２の手段は、インクを収容するインクタンクと、インク塗布ユニットと、前記インクタンクにあるインクをインク塗布ユニットに供給するインク供給系統とを備えたインクジェット記録装置において、前記インク塗布ユニットが前記第１ないし第１１の手段のインク塗布ユニットであることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１３の手段は、インクを液滴として吐出するヘッド部と、そのヘッド部に対向するように配置されたプラズマ処理用の電極と、少なくともその電極に高電圧を印加する電圧制御部とを備え、
前記電圧制御部により少なくとも電極に高電圧を印加してヘッド部と電極の間にプラズマを発生させて、そのヘッド部と電極の間に形成されたプラズマ発生部の中に被記録媒体を通過させて、被記録媒体の表面をプラズマ処理するとともに、前記ヘッド部からインクを吐出して前記被記録媒体の表面に着弾させて画像を形成することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第１４の手段は前記第１３の手段において、前記被記録媒体が非吸収性を有する被記録体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は前述のような構成になっており、ヘッド部のノズル開孔部と電極の間にプラズマを発生させることにより、被記録媒体の表面処理からインク着弾までの時間を大幅に短縮できるため、表面処理効果を向上させることができ、印刷物の密着性を向上させ、しかも装置を大幅に簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではない。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図、図２ないし図４はオンデマンド型ヘッド部の詳細を示す図で、図２はヘッド部の分解斜視図、図３はヘッド部の組立後の断面図、図４は図３Ａ−Ａ線上の断面図である。
【００２５】
これらの図において符号２１はノズル開口部、２２はノズルプレート、２３は圧力室、２４は圧力室プレート、２５はリストリクタ、２６はリストリクタプレート、２７はダイヤフラム、２８はフィルタ、２９はダイヤフラムプレート、３０は穴部、３１はサポートプレート、３２は共通液通路、３３はハウジング、３４は接着剤、３５は圧電アクチュエータ、３６は圧電振動子、３７は外部電極、３８は導電性接着剤、３９は支持基板、４０は個別電極、４１は共通電極、４２はスルーホール、４３は液導入パイプである。
【００２６】
このオンデマンド型のヘッド部は図２に示すように、ノズルプレート２２、圧力室プレート２４、リストリクタプレート２６、ダイヤフレームプレート２９、サポートプレート３１、ハウジング３３、圧電アクチュエータ３５などから構成されている。
【００２７】
一列に多数のノズル開口部21を形成したノズルプレート２２は、ニッケル材の電鋳加工法、ステンレス鋼材などの精密プレス加工法またはレーザ加工法などによって製作される。圧力室プレート２４には、前記ノズル開口部２１に対応した個数の圧力室２３が形成され、前記ノズル開口部２１と連通している。
【００２８】
リストリクタプレート２６は図３に示すように共通液通路３２と前記圧力室２３を連通し、圧力室２３への液流入量を制御するリストリクタ２５が形成されている。圧力室プレート２４とリストリクタプレート２６は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００２９】
ダイヤフレームプレート２９には圧電振動子３６の圧力を効率良く圧力室２３に伝達するためのダイヤフラム２７と、共通液通路３２からリストリクタ２５に流入する液中のゴミなどを除くフィルタ２８が形成されている。ダイヤフレームプレート２９は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００３０】
サポートプレート３１はダイヤフラム２７と圧電振動子３６を接着剤３４で固定するとき、ダイヤフラム２７の振動系固定端の位置を規制し、かつ接着個所からはみ出した接着剤がダイヤフラム２７の上で広がるのを規制する穴部３０が形成されている。サポートプレート３１は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。金属または合成樹脂で製作されるハウジング３３には共通液通路３２が設けられており、この共通液通路３２に図示しないが、塗布液を収納したインクタンクと、インクタンクにある塗布液を供給する塗布液供給管が連結され、インク塗布ユニットを形成している。
【００３１】
インクタンクから供給された塗布液は、ヘッドの共通液通路３２の途中でフィルタ２８を通過して、リストリクタ２５、圧力室２３、ノズル開口部２１へと順に流れる。個別電極４０と共通電極４１との間に塗布液吐出駆動部５から所定のパルス電圧を印加することにより圧電振動子３６が伸縮し、パルス電圧の印加を止めると圧電振動子３６は伸縮前の状態に戻る。このような圧電振動子３６の変形により圧力室２３内の塗布液に瞬間的に圧力が加わり、ノズル開口部２１から塗布液が液滴となって被記録媒体３上に着弾する。
【００３２】
図１に示すようにヘッド部１のノズルプレート２２に対向して電極２が設置されており、ノズルプレート２２と電極２の間にプラズマ処理部６が形成されている。ノズルプレート２２と電極２間に高電圧を印加できるように電圧制御部４が設けられている。ヘッド部１のノズルプレート２２と電極２間には被記録媒体３が搬送されるようになっており、ヘッド部１はそれを通過する被記録媒体３にインクなどの塗布液を吐出して画像を形成できるようになっている。
【００３３】
搬送されてきた被記録媒体３の表面は、ヘッド部１と電極２の間で、プラズマ放電により微少な有機物が除去されると共に、極性官能基（アミノ基、カルボキシル基、水酸基など）が付与され親水化される。これにより、被記録媒体３表面の濡れ性の不均一部分が除去でき、均一な親水化処理を行うことができる。
【００３４】
表面処理した直後に、ヘッド部１から噴射されたインク滴により画像を形成することで、表面への有機物の再付着や前記付与された極性官能基が元に戻る前にインク滴を着弾させることができるため、表面処理装置と塗布ユニットを別々に設ける場合よりも表面処理効果を高めることができる。
【００３５】
本実施例に係るプラズマ処理は、前記ヘッド部１と電極２間にパルス化された電界を印加することにより発生したプラズマ放電を用いることで、空気中であっても十分表面処理機能があり、プラズマ放電が均一になるので、被記録媒体３に対して均一な表面処理が可能である。
【００３６】
本実施例では電極２の形状として、ヘッド部１に対向した位置に、被記録媒体３に対して平行になるような板状に構成しているが、その他、曲面状、円筒状、櫛歯状、網状などノズルプレート２２に対向してプラズマを発生させるものであれば限定されるものではない。
【００３７】
ヘッド部１と電極２間の距離は、被記録媒体３の厚さ、ヘッド部１の種類、画像形成の精度により適宜調整する必要があるが、０．３ｍｍ〜２０ｍｍの間にあることが好ましい。０．３ｍｍ未満では被記録媒体３の搬送時にヘッドと被記録媒体３のギャップを調整することが難しく、２０ｍｍを超えるとヘッド部１から吐出されたインク滴の着弾の精度が悪くなる。従ってヘッド部１と電極２間の距離は、０．３ｍｍ〜２０ｍｍの間にあることが好ましい。
【００３８】
ノズルプレート２２及び電極２の材質は、銀、金、銅、ステンレス、アルミニウムなどの通電可能な材料であれば良く、絶縁体にメッキ、蒸着、コーティング等で付着させたものであっても良い。
【００３９】
本発明は、大気圧もしくはその近傍の圧力下に自然に存在する空気があれば良いが、プラズマ発生のための雰囲気や湿度をコントロールするために、例えば不活性ガスや反応ガスなどを適宜使用しても良い。
【００４０】
本発明は特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）等の非吸収性被記録媒体３への処理に効果があり、インクとして各種溶剤インク、エネルギー線反応型インクに使用可能であるが、水性インク、固体インク等にも使用可能である。
【００４１】
本発明のプラズマ処理は、ヘッドの種類に影響されるものではなく、ピエゾ式、サーマル式、静電式、コンティニアス方式などが使用可能であり、ヘッドの種類を限定するものではない。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施例を説明するための図である。図1の実施例との違いは、ノズルプレート２２が接地されて、電極２にのみ高電圧が印加できる構成になっている。このようにすることにより、ヘッドの構造に関係なく、高電圧を印加してプラズマ放電を発生させることが可能になる。
【００４３】
図６は本発明の第３の実施例に係るヘッド部の断面図、図7は本発明の第３の実施例を説明するための図である。図１の実施例との違いは、ヘッド部１のノズルプレート２２の表面に、カバープレート４４が形成され、ノズルプレート２２とカバープレート４４の間に絶縁体４５が設けられている。
【００４４】
カバープレート４４と絶縁体４５はヘッドのノズル開孔部２１を塞がないような形状をしており、取替え可能になっている。カバープレート４４と電極２の間に高電圧を印加することにより、両者の間にプラズマ放電が発生する。
【００４５】
このように構成することにより、ヘッドの構造に関係なく、高電圧を印加してプラズマ放電を発生させることができる。また、ノズルプレート４４の表面にはプラズマ放電が作用しないようになり、ノズルプレート４４の表面処理の耐用寿命を延ばすことが可能になる。さらに、カバープレート４４の形状により、プラズマ処理の範囲を容易に変更できる。
【００４６】
図８は、本発明の第４の実施例を説明するための図である。図１の実施例との違いは、ヘッド部１の外周部を導電性のヘッド固定部材７で固定し、ヘッド部1とヘッド固定部材７が導通して高電圧が印加できるように構成して、ヘッド固定部材７までの範囲でプラズマを発生させるようにしている。
【００４７】
また、ヘッド部１と、ヘッド固定部材７にそれぞれ高電圧を印加できるように構成することもできる。このように導電性のヘッド固定部材７を用いることにより、プラズマ処理の範囲が拡張できる。
【００４８】
図９は、本発明の第５の実施例を説明するための図である。図１の実施例との違いは、ヘッド部１のみ、またはヘッド部１と電極２を被記録媒体３に対して移動可能に構成し、プラズマ発生部が移動しながら被記録媒体３をプラズマ処理するように構成されている。
【００４９】
このように構成することにより、被記録媒体３の搬送方法として、ヘッド部１が固定で被記録媒体３のみが移動可能なライン方式だけでなく、ヘッド部１が被記録媒体３に対して垂直に往復印字するようなシリアル方式や、被記録媒体３に対してヘッド部１がＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動しながら画像を形成する方式、ヘッド部１が固定で被記録媒体３を載せたステージがＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動しながら画像を形成する方式にも適用可能である。
【００５０】
本発明において、プラズマ処理はコロナ放電またはグロー放電によって行われることになる。
【００５１】
本発明の実施例に係るインク塗布ユニットは例えば図１に示すような構成になっており、このインク塗布ユニットを用いるインクジェット記録装置は、この他にインクを収容するインクタンク、そのインクタンクにあるインクをインク塗布ユニットに供給するインク供給管などを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図である。
【図２】そのインクジェット記録装置のオンデマンド型ヘッド部の分解斜視図である。
【図３】そのインクジェット記録装置のオンデマンド型ヘッド部の断面図である。
【図４】図３Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係るインクジェット記録装置のヘッド部の断面図である。
【図７】そのインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るによるインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係るによるインクジェット記録装置のインク塗布ユニットの説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：ヘッド部、２：電極、３：被記録媒体、４：電圧制御部、５：塗布液吐出駆動部、６：プラズマ処理部、７：ヘッド固定部材、２１：ノズル開口部、２２：ノズルプレート、２３：圧力室、２４：圧力室プレート、２５：リストリクタ、２６：リストリクタプレート、２７：ダイヤフラム、２８：フィルタ、２９：ダイヤフレームプレート、３０：穴部、３１：サポートプレート、３２：共通液通路、３３：ハウジング、３４：接着剤、３５：圧電アクチュエータ、３６：圧電振動子、３７：外部電極、３８：導電性接着剤、３９：支持基板、４０：個別電極、４１：共通電極、４２：スルーホール、４３：液導入パイプ、４４：カバープレート、４５：絶縁体。
【図１】
2010058404.tif 000003
【図２】
2010058404.tif 000004
【図３】
2010058404.tif 000005
【図４】
2010058404.tif 000006
【図５】
2010058404.tif 000007
【図６】
2010058404.tif 000008
【図７】
2010058404.tif 000009
【図８】
2010058404.tif 000010
【図９】
2010058404.tif 000011