(57)【要約】  【課題】  ラインプリンタでは記録媒体上の画像領域に短時間で比較的大量のインクが吐出される可能性があり、吐出されたインクを瞬時に記録媒体に浸透させ、排紙された時点では定着した画像を得ることが重要である。従来ヒータ等によって排紙直前に強制加熱する方法等があるが、安全性の面で難がある。  【課題を解決するための手段】  インクジェット記録装置に乾燥手段として超音波発生装置を記録ヘッドの下流側近傍に設け、画像形成直後の用紙に超音波による高周波振動を印加することによって、インクの記録媒体への浸透を早める。  【選択図】    図１
2006305877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有する記録ヘッドからインクを記録媒体に吐出して画像を記録する記録装置において、
前記吐出されたインクを振動により前記記録媒体に浸透させ得る超音波発生装置を前記記録ヘッド近傍に具備する記録装置。
【請求項２】
前記超音波発生装置は、前記記録ヘッドに対し前記記録媒体搬送方向の下流側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
【請求項３】
前記超音波発生装置は、前記記録媒体の記録面に対して背面に配置されていることを特徴とする請求項1、２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記超音波発生装置は、前記記録媒体の記録面に配置されていることを特徴とする請求項1、２に記載の記録装置。
【請求項５】
前記超音波発生装置を複数有することを特徴とする請求項1〜４に記載の記録装置。
【請求項６】
前記超音波発生装置の発生周波数は、1〜30MHzであることを特徴とする請求項1〜５に記載の記録装置。
【請求項７】
前記超音波発生装置の下流側に熱エネルギー発生装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜６に記載の記録装置。
【請求項８】
搬送路上を搬送される記録媒体と、前記記録媒体搬送方向と垂直に配置され、
静止状態で複数のノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドより搬送方向下流側に配置した超音波発生装置から前記画像に超音波を照射し、前記記録媒体に浸透させることを特徴とする記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットで高速に記録された画像に対して、高速定着を実現できる記録装置、及び記録方法である。
【背景技術】
【０００２】
これまでの産業用印刷機は、マニュアルやカタログなどのアナログによる印刷物を主とする分野であったが、近年ITの進化により、受け手に応じて内容を作成するバリアブルデータの需要が高まっている。
【０００３】
このことから、産業用印刷分野は、これまでの大量印刷から多品種小ロット印刷化が急速に進むようになった。
【０００４】
そこで、印刷までの時間と工程処理のかからない、印刷機の要望がでるようになり、新たな印刷方式であるプリント・オン・デマンドのニーズが高まってきている。ニーズの高まりからプリント・オン・デマンド技術が進化し、高い生産性、印刷速度、画質、低コストが求められている。
【０００５】
この新たな印刷方式を可能とする印刷方法としてインクジェット記録方法がある。インクジェット記録方法は、記録ヘッドからインクの微小液滴を吐出し、記録媒体に付着させることで画像や文字などの記録画像を作り出すものであり、記録装置のコンパクト化、高速化およびカラー化が容易で高精細な画像が得られる。また、ノンインパクト式であるため稼動時の騒音が少なく、オンデマンドであるためランニングコストが安い等の利点を有している記録方式である。
【０００６】
以上のことから、インクジェット記録方法における産業用印刷市場が急速に進むようになった。インクジェットプリンターの対象とする市場の変化に伴い、対象となる記録媒体も変化してきた。
【０００７】
このことから、IJ定着適性を持たない印刷用紙に対しても高速で且つ高画質をもった印刷物を作り出すことが求められている。これまでのインクジェット記録方法では、インクとして各種水溶性染料あるいは水溶性高分子樹脂を用いて顔料粒子を微細分散した水性顔料を水や有機溶媒との混合液に溶解させたものが使用され、主に記録媒体への溶剤浸透性を利用することで乾燥している。
【０００８】
しかし、高速化印刷が求められている今、自然乾燥では、乾燥が不十分であり裏写りや尾引などが生じる。そこで、乾燥を促進させるために記録媒体に記録液で画像を形成した後処理部に、熱エネルギーや高周波加熱装置などの乾燥装置の提案がされてきた。
(例えば、特許文献１又は特許文献２)。
【０００９】
【特許文献１】特開平11-207941
【００１０】
【特許文献２】特開2001-058398  しかし、これらの装置は装置構成が複雑であったり、乾燥にヒータやマイクロ波を利用するため消費電力が大きいなどの欠点があった。また、用紙ジャム等により、記録媒体が乾燥装置の近傍で停止した場合、記録媒体に過剰な熱がかかるため、安全性の面から多少難がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、画像成形後の記録媒体に対する影響が少なく、簡単な仕組みでかつ記録媒体上に吐出された記録液を素早く記録媒体に浸透させることで、敏速に定着させる記録方法と記録装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち本発明では記録ヘッドからインクを吐出直後、超音波を印加し、画像記録に用いたインクの用紙への浸透をすばやく実現する。
【００１３】
又本発明のインクジェット記録方法は搬送される記録媒体と垂直に配置された複数のノズルからインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドより搬送方向下流側に配置した超音波発生装置から前記画像部に超音波を印加し、前記吐出されたインクを前記記録媒体に浸透させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施により、記録に使用したインクを素早く記録媒体に浸透させることで、インクの定着性能を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
インクジェット記録部は、荷電量制御型、スプレイ方法を利用したコンティニュアス型、或いは熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方法、ピエゾ振動板を利用したピエゾ方式等何れの方式でも適用できる。
【００１６】
この際、記録ヘッドは記録幅を有するフルマルチヘッドを用いても、いくつかのヘッドを記録幅方向に並べてもよいが、より高速性を実現するのであれば、固定式のラインヘッドを用いることが好ましい。
【００１７】
インクが用紙に定着する過程として、まず、吐出されたインクは用紙に接触し、吸収が生じない時間が存在する。これを濡れ時間と言い、用紙の表面がインクで濡れるまでの時間に相当する。用紙の表面が濡れた後に液浸透が進む。液体の吸収・浸透に関連した基礎理論として以下のLucas−Washburnの毛管浸透式がある。
ｈ＝（γcosθ・rt/2η）1/2
（但し、h:浸透の深さ、γ：液体の表面張力、cosθ：記録媒体と記録液の接触角、r:毛管半径、t:浸透時間、η：液体の粘度を表す）
この式より、記録液の接触角（cosθ）が小さい場合、記録液のヌレ性がよくなるため、記録液の浸透が促進する。
【００１８】
本発明は、超音波発生装置を具備し、インクを吐出後、超音波振動を与えることで、用紙とインクの接触角が小さくなり、濡れ時間が少なくなる。濡れ時間が少なければ、インクを素早く浸透させることが可能であり、浸透前に起こるビーディングなどが起こりにくい。また、液体は空気に比べて超音波伝達性が良いため、インクが用紙に浸透するにつれて、超音波の影響が大きくなり、浸透が促進する。
【００１９】
また、記録面の背面に超音波発生装置を配置した場合、用紙が高周波振動を受け、篩にかけるような動作が生じ、用紙にインクがスムーズに浸透する。また、記録装置内にセンサを設け、記録媒体の厚さや記録液の吐出量を感知することにより、記録媒体の厚さや吐出量に応じて超音波発振周波数、超音波強度、印加時間を制御し、浸透度合いを調節できる。
【００２０】
超音波発振周波数を制御できることで、浸透性を有した記録媒体であれば、様々な浸透特性（浸透しにくい記録媒体）をもった記録媒体に対しても高速乾燥が可能である。また、マニュアルで記録媒体の厚さ、種類に応じて、超音波の発振周波数を制御し、記録媒体に適した高速乾燥を行なうことも可能である。
【００２１】
制御可能な超音波の発振周波数は、１〜３０ [MHｚ]範囲内が好ましい。本発明に用いられる液体組成物は色材、水によって構成されるが、これ以外に界面活性剤、防腐剤、酸化防止剤、その他の物性調節のための有機溶剤を添加することができる。
【００２２】
界面活性剤は、記録媒体への浸透性アップ、吐出デバイス部材とのヌレ性、流動特性、分散安定性に対する補助剤などの目的で添加される。インクに使用される色材としては、顔料インク、染料インク、あるいはその混合インクであってもよいが、耐光性、耐水性の面においては顔料であることが好ましい。顔料は特に限定されず、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
【００２３】
使用するインクに含有される色材の量は重量比で1〜20％、好ましくは、2〜12％の範囲で用いる事が好ましい。
【００２４】
本発明の実施形態において、本発明の乾燥機を具備したインクジェット記録装置について、本発明の記録装置に関わる実施例を説明する以下の図を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
本発明の超音波発生装置を具備したインクジェット記録装置に関して、図１を用いて説明する。
【００２６】
記録装置１０１はメディアステージ１１７上に５つの記録ヘッドモジュール１０３〜１０７を具える。各記録ヘッドモジュールへの記録データは情報処理装置１００で作成、ＵＳＢインタフェース、ＵＳＢケーブル１２０を介して記録装置１０１に転送される。
【００２７】
記録ヘッドモジュール１０３〜１０７は夫々Ｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、計４色の記録ヘッドから構成され各記録ヘッドには対応するインクタンク１１１〜１１４からチューブ１１５を介してインク供給される。
【００２８】
各記録ヘッドの記録分解能は例えば６００[dpi] で、インクを吐出するノズル数は2,560 [Nozzle]、従って最大記録幅は約4.3[inch]であるが隣接する記録ヘッドモジュールとは記録幅方向相互にオーバラップ領域が必要なので、一つの記録モジュール当りの記録幅を４[inch]として最大２０[inch]の記録幅を連続的にカラー記録可能なラインプリンタである。尚、[dpi]とは[dot/inch]を示す。
【００２９】
用紙（記録媒体）１０２は搬送モータ１１８により矢印方向に搬送され、各記録ヘッドモジュール１０３〜１０７の下部通過と同時に高速記録される。搬送方向下流側の記録ヘッドモジュール１０３、１０５、及び１０７より更に下流側には超音波発生装置１０９が用紙１０２の下側に配置され、更に下流側に排紙ローラ１０８がある。
【実施例２】
【００３０】
図２に本実施例を示す。下流側の記録ヘッドモジュール１０３、１０５、及び１０７の更に下流に超音波発生装置１０９が２台搬送方向にカスケードで配置されている。超音波振動によるインクの浸透性をより確実にするものであり、より高速な連続記録が求められる場合に有効な手段といえる。
【００３１】
超音波発生装置１０９の詳細を図３に示す。超音波発生装置１０９本体にはピエゾ等による振動子３０１が具えられ加振ローラ３０２、加振ベルト３０３全体を超音波振動させる。振動周波数は例えば1〜30 [MHz] 範囲内が好ましい。
加振ベルト３０３と用紙１０２接触部での超音波減衰量を減らすために、図３ａでは不図示の搬送ローラより早い周速度で回転しようとする排紙ローラ１０８により用紙１０２にはフォワードテンションがかけられて加振ベルト３０３に密着する。
【００３２】
又、図３ｂでは用紙巻き取り用のリワインダ３０４の巻き取りトルクにより、やはり用紙１０２に所定範囲のフォワードテンションをかけて、用紙１０２を加振ベルト３０３に密着させる。
【００３３】
尚、図３ａの排紙ローラ１０８、図３ｂではリワインダ３０４から用紙１０２にフォワードテンションがかかるが、搬送速度を決める主導権はあくまで上流側の搬送モータ１１８に結合された搬送ローラが握っている。
又、本実施例では、超音波発生装置１０９を用紙１０２の背面側に配置したが、用紙１０２の記録面側に配置する場合には物理的に非接触な配置にする等、画像の汚れに対する配慮が必要となる。
【００３４】
図４には画像データの作成、転送、記録動作開始コマンドの発行等を行なうホストＰＣ１００と記録装置１０１、それに搬送装置４０１と超音波発生装置１０９との接続形態を示す。ホストＰＣ１００と記録装置１０１、それに搬送装置４０１間のインタフェースは例えばＵＳＢが使用されるが、超音波発生装置１０９もＵＳＢインタフェースにてホストＰＣ１００から直接制御する方法でも良い。
【００３５】
図５は用紙１０２のハンドリングを行なう搬送装置４０１の電気的なブロック図である。
【００３６】
用紙１０２の搬送開始、停止コマンド等はホストＰＣ１００からＵＳＢのインタフェースコントローラ５０１を介して受信し、ＣＰＵ５０２はコマンドの解析する。
【００３７】
搬送開始コマンドを受け付けると、サーボロジック５０８へ搬送速度指示値等を書き込み、動作開始を指示する。続いてサーボアンプ５０９を介して搬送モータ１１８を起動〜指示速度値、例えば２００[mm/sec]の定速搬送に入る。
【００３８】
速度制御は搬送モータの１１８の回転軸に結合されたロータリエンコーダ５１０の出力をサーボロジック５０８にフィードバックすることによりサーボロジック５０８自身が行なう。
【００３９】
その後不図示のロール紙供給部から用紙１０２が搬送部に到着し、用紙先端検知センサ５０６にて先端検知するとサーボロジック５０８からカウントＵｐ信号と位置パルスの送出開始する。カウントＵｐ／Down信号、及び位置パルスはエンコーダ５１０の出力の同期化〜変換されたもので位置パルスは例えば記録ヘッドの分解能と同じく記録媒体１０２が１[inch]進むと６００[Pulse]出力される。カウントＵｐ／Down信号は用紙１０２が正方向に搬送されている間は“High”、逆方向（バックフィード）時は“Low”レベルを保つ。カウントＵｐ信号と位置パルス信号は記録装置１０１のリアルタイムの切り出し信号としても用いられる。
【００４０】
オペレーションパネル５０５にはＬＣＤ等の表示器や操作キーがあって手動の電源ON,OFF、動作開始、停止や、装置の稼動状況を監視できる。
【００４１】
５０７は入出力ポートでＣＰＵ５０２はこれらを介して周辺回路の監視、制御可能である。
【００４２】
ＣＰＵ５０２の制御プログラムはＲＯＭ５０３に記憶され、各処理に必要な作業用メモリとしてＲＡＭ５０４を使用する。
【００４３】
インタフェース５１１は記録装置１０１との通信インタフェースで、相互のステイタスを送受信し、記録速度（搬送速度）の切り替え等を自動的に行なう。
【００４４】
尚、用紙１０２は大判となるために、不図示の用紙吸着手段を用いることも考えられる。本発明の特徴的な部分である超音波発生装置１０９は入出力ポート５０７を介してON,OFF制御できるが、振動子自体の駆動源は個別の電源装置を具える場合がある。排紙側に付加されるリワインダ３０４内にはモータをもつので、その制御は搬送モータ１１８との関連で、搬送装置４０１のＣＰＵ５０２で行なうのが好ましい。
【００４５】
図６は記録装置１０１の電気的なブロック図である。
【００４６】
画像の記録データや、記録開始、停止コマンド等はホストＰＣ１００から例えばＵＳＢのインタフェースコントローラ６０１を介して受信し、ＣＰＵ６０２はコマンドの解析する。
【００４７】
記録動作開始コマンドを受信すると、ＣＰＵ６０２の指示によって、インタフェースコントローラ６０１、メモリコントローラ６０６経由でＶＲＡＭ６０７に記録データが高速に記憶される。本発明による記録装置では単位時間に記録する記録データ量よりホストＰＣから転送される記録データ量が常に上回る。
【００４８】
ＣＰＵ６０２の実行プログラム、種々の変換表はＲＯＭ６０３に記憶されている。又作業用メモリとしてＲＡＭ６０４を使用する。各記録モジュール１０３〜１０７の有する全ての記録ヘッドの情報や、縦方向、横方向微小な記録位置の調整（レジストレーション）データ等、記録装置１０１固有の情報は不揮発性のＥＥＰＲＯＭ６０５に書き込まれ、これらは変更も可能である。
【００４９】
所定量の記録データの受信ができると全ての記録ヘッドを一斉に昇降するヘッドＵ／Ｄモータ６１１と不図示のキャップ機構を搬送方向左右に移動させるキャップモータ６１２を駆動部６１０を介して相互に駆動し、記録モジュール１０３〜１０７が有する全ての記録ヘッドを一斉に待機位置から記録位置に移動させ、記録準備する。
【００５０】
ポンプモータ６１３は不図示のインクタンクから各記録モジュール１０３〜１０７の持つ記録ヘッドにインクを供給する他、所定期間以上ノズルからのインク吐出がなかった場合等に記録ヘッド内部のインクを加圧して各ノズルからインクを強制的に排出させて健全な記録性能を復帰させる不図示の加圧ポンプの駆動源としても使う。
【００５１】
搬送装置からのカウントUp信号、位置パルスの受信が始まると記録モジュール制御回路６０８内部に持つUP／Downカウンタにより記録媒体（用紙）１０２の最新の現在位置が示されるようになる。記録媒体が各々の記録モジュールの記録開始位置に到達したら、ＶＲＡＭ６０７〜メモリコントローラ６０６〜記録モジュール制御回路６０８を介して各記録モジュール１０３〜１０７に記録データが高速に転送される。ＶＲＡＭ６０７はＦＩＦＯ（First In First Out）形式に構成され、記録が済んだ領域から順番に新たな受信データにリフレッシュされる。
【００５２】
図の記録装置１０１には記録ヘッドモジュール１０３〜１０７が１組で構成されているが、記録動作中に記録ヘッドのクリーニング（回復）動作が入っても記録動作を継続するような場合には記録ヘッドモジュール１０３〜１０７を複数組もてば連続的な記録を維持できる。
【００５３】
オペレーションパネル６２０には電源ＯＮ、ＯＦＦや強制停止等の操作キーが具えられる。６２１は記録モジュール内部の温度センサで、これ以外にも不図示のセンサも記録モジュール内に存在する。入出力ポート６０９はセンサや操作キー等の入力識別、モータ等アクチュエータのON,OFF等の制御に用いる。
【００５４】
インタフェース６２５は他の各記録装置１０１を記録幅方向に増設して最大記録幅を2 倍の４０ [inch] に拡張する時のインタフェースに使用する。６２６は搬送装置４０１との通信インタフェースで、記録動作と超音波発生装置を含む搬送装置４０１との同期を得るためのコマンドを授受する。
【００５５】
尚記録ヘッドモジュール１０３〜１０７の各々には、ＣＰＵ６０２の負荷を減らすためにサブＣＰＵを別途具える場合も考えられる。
【００５６】
次にホストＰＣ１００、記録装置１０１、及び搬送装置４０１相互の動作に関して図７の動作フローを用いて説明する。
【００５７】
ホストＰＣ１００の画面上で印刷開始が入力されると、搬送開始命令が発行され（７０１）、搬送装置では搬送モータの駆動開始する（７２１）。搬送モータにより記録ヘッドモジュール１０３〜１０７下流側に配置された超音波発生装置１０９の加振ローラ３０２、加振ベルトも従動的に動き出すが、用紙搬送速度の主導権はあくまで上流側搬送ローラ１１０が握っている。
【００５８】
次に記録データの作成〜転送され（７０２）、記録装置では記録ヘッドを待機（キャッピング）位置から記録位置に移動する（７４１）。
【００５９】
そして搬送装置で、用紙１０２の先端が先端検知センサ５０６にて検知されると（７２２-Yes）、印刷開始信号（カウントUp信号、位置パルス）が出力開始され（７２３）、各記録ユニットによる記録動作が始まる（７４２）。
【００６０】
並行して超音波発生装置１０９の超音波振動子３０１の動作ＯＮすると（７２４）、加振ローラ３０２、加振ベルト３０３を介して用紙１０２に超音波信号が印加される。図２の実施例２で示した如く超音波発生装置１０９は搬送方向に複数台カスケードに配置する場合もある。これ以降、用紙１０２へのインク浸透性は良好になり、擦過性は向上することになる。
【００６１】
やがて所望の記録動作が終了すると（７４３-Yes）、記録ヘッドは待機位置に再び戻り（７４４）、用紙１０２の排紙も終了すると（７２５-Yes）、搬送装置４０１はホストＰＣに動作完了を伝達し、続いて超音波発生装置１０９をＯＦＦ、搬送モータも停止し（７２７）、終了する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、高画質の画像を高速に記録し、且つ高い信頼性を以って排出する記録システムに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明第１実施例を説明するための概略イメージ図である。
【図２】本発明第２実施例を説明するための概略イメージ図である。
【図３】超音波発生装置の組み込みを説明する図である。
【図４】本発明のシステム構成図である。
【図５】用紙の搬送装置の電気的なブロック図である。
【図６】記録装置の電気的なブロック図である。
【図７】各装置の動作シーケンスを説明する処理フローである。
【符号の説明】
【００６４】
１００  情報処理装置（ホストＰＣ）
１０１  記録装置
１０２  用紙（記録媒体）
１０３〜１０７
記録ヘッドモジュール
１０８  排紙ローラ
１０９  超音波発生装置
１１０  搬送ローラ
１１８  搬送モータ
３０１  超音波振動子
３０２  加振ローラ
３０３  加振ベルト
３０４  リワインダ
４０１  搬送装置
５０２  ＣＰＵ（搬送装置）
６０２  ＣＰＵ（記録装置）
【図１】
2006305877.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006305877.tif 000009