(57)【要約】【課題】  高粘度のインクを用いて、駆動力を増加させたりノズル径を大きくしたりすることなく、また、小さい消費電力で、画像記録を行なうことの可能なインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  制御部７０へ画像記録開始の指示が入力されると（Ｓ２０）、制御部７０は、駆動回路７４へ高周波信号Ｓ３を出力するよう指示する（Ｓ２２）。駆動回路７４では、この指示を受けて、インクジェット記録ヘッド１１２のすべての圧電素子３６へ、高周波信号Ｓ３を出力する（Ｓ２４）。これにより、高周波信号Ｓ３が圧電素子３６に印加され、圧電素子３６が高周波信号Ｓ３によって駆動され（Ｓ２６）インク吐出ノズル１０内のインクには高周波の振動が発生し、この振動によりインクの粘度は低下する。駆動回路７４から圧電素子３６への高周波信号Ｓ３の出力は、制御部７０から画像記録データが出力されるまで継続される。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チキソ性を有するインクのインク滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、
インクを吐出するインク吐出ノズルと、
前記インクジェット記録装置の電源投入後、画像記録前に、すべての前記インク吐出ノズル内のインクへ、吐出に至らない振動を発生させる振動発生手段と、
を備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記振動発生手段は、前記インクへ、電源投入直後に低い周波数の低周波振動を発生させ、その後、前記低周波振動よりも高い周波数の高周波振動を発生させ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。
【請求項３】
前記インク吐出ノズルからインク滴を吐出させる圧電素子を備え、
前記振動発生手段は、前記圧電素子の駆動により前記振動を発生させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記インクは、粘度が２．３ｍＰａＳ以上５０ｍＰａＳ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、顔料インクを搭載したインクジェット記録装置の製品化が盛んであるが、顔料インクでは、顔料色材の分散安定性を保つためや、インクのにじみ防止のためにも、インク粘度が高い方が有利である。また、発色性や記録紙への定着性付与のため、色材濃度を増加させたり、インク中に水溶性樹脂等を含有させる場合があるが、これらの添加物成分によっても、インクは一般に高粘度化する。
【０００３】
一方、インクが高粘度化すると、インク滴吐出のために駆動力を上げる必要が生じたり、インクリフィルが間に合わない（特に高周波駆動時）等の不都合が生じる。したがって、その対策のために、耐圧の高い駆動回路を用いなければならなかったり、解像度を犠牲にしてノズル径を大きくしたりしなければならなかった。
【０００４】
ところで、特許文献１、２には、画像記録中に不使用ノズルのノズル先端部のインクが乾燥してしまうのを防止するために、圧電素子に電圧を印加する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、インク自体の粘度が高い場合は想定されておらず、インクジェット記録装置での画像記録中に、不使用ノズルの圧電素子を振動させるものである。インク自体の粘性が高い場合には、特許文献１、２に記載のように、画像記録開始後に振動を発生させるだけでは、十分にインクを低粘度化させることは難しい。
【０００５】
また、特許文献３には、高粘度のインクを加熱により低粘度化する技術が記載されている。しかしながら、インクを加熱するためのヒータを用いるため、消費電力が増大してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平０３−１６４２５８号公報
【特許文献２】特開平０３−１９０７４７号公報
【特許文献３】特開２００４−０２５４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、高粘度のインクを用いて、駆動力を増加させたりノズル径を大きくしたりすること等のヘッド構造の変更を加えることなく、また、小さい消費電力で、画像記録を行なうことの可能なインクジェット記録装置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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載のインクジェット記録装置は、チキソ性を有するインクのインク滴を吐出させるインクジェット記録装置であって、インクを吐出するインク吐出ノズルと、前記インクジェット記録装置の電源投入後、画像記録前に、すべての前記インク吐出ノズル内のインクへ、吐出に至らない振動を発生させる振動発生手段と、を含んで構成されている。
【０００８】
ここで、画像記録前とは、いずれかのインク吐出口からインクを吐出させて画像の記録が開始される前をいい、インクジェット記録装置の立ち上げ時、待機状態時などの、画像記録開始前のあらゆる状態時をいう。
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置は、チキソ性を有するインクについて適用されるものである。チキソ性とは、インクへのせん断速度の上昇とともにを、見かけ上のインクの粘度（以下、単に「粘度」という）が低下する性質をいい、本発明は、インクにせん断力を付与することにより、チキソ性を発現させ、吐出を行わせるものである。
【００１０】
そこで、本発明では、インクジェット記録装置の電源投入後、画像記録前に、振動発生手段で、すべてのインク吐出ノズル内のインクへ、吐出に至らない振動を発生させる。この振動によりチキソ性を有するインクの粘度を、画像記録までに低粘度化することができる。これにより、吐出のための駆動出力を上げたり、ノズル口径を大きくしたりすることなく、高粘度のインクを用いて画像記録を行なうことができる。
【００１１】
また、本発明では、加熱によるのではなく振動によりインクの粘度を低粘度化させるので、消費電力も加熱による場合と比較して抑制することができる。
【００１２】
なお、本発明のインクジェット記録装置は、請求項２に記載のように、前記振動発生手段が、前記インクへ、電源投入直後には低い周波数の低周波振動を発生させ、その後、前記低周波振動よりも高い周波数の高周波振動を発生させることを特徴とすることもできる。
【００１３】
一般的に、インクの粘度が高い場合、最初から高い周波数の振動を与えても、効率よくせん断速度を上げることができない。最初に低周波の振動を与え、ある程度低粘度化させてから高周波の振動を与えた方が、より効率的にインクを低粘度化させることができる。そこで、本発明の振動発生手段では、電源投入直後に低い周波数の低周波振動を発生させ、その後、前記低周波振動よりも高い周波数の高周波振動後を発生させるようにする。これにより、効率的にインク粘度を低粘度化させることができる。
【００１４】
また、本発明のインクジェット記録装置は、請求項３に記載のように、前記インク吐出ノズルからインク滴を吐出させる圧電素子を備え、前記振動発生手段は、前記圧電素子の駆動により前記振動を発生させることを特徴とすることもできる。
【００１５】
上記構成のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するための圧電素子を備えている。この圧電素子をインクの粘度を低粘度化するために用いるので、振動を発生させるために新たな部材を追加する必要がない。
【００１６】
また、本発明のインクジェット記録装置は、請求項４に記載のように、前記インクの粘度が２．３ｍＰａＳ以上５０ｍＰａＳ以下であることを特徴とすることもできる。
【００１７】
一般的なインクジェット記録装置のインクの粘度は３ｍＰａＳ程度であるが、本発明の構成とすることにより、粘度が２．３ｍＰａＳ以上５０ｍＰａＳ以下の広範な粘度範囲のインクにおいても、適切なインク吐出を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記構成としたので、インク吐出のための駆動出力を上げたり、ノズル口径を大きくしたりすることなく、高粘度のインクを用いて画像記録を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示すように、インクジェット記録装置１０２は、ヘッドケース５２を搭載するキャリッジ１０４、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに走査する為の主走査機構１０６、記録媒体としての記録紙Ｐを副走査方向Ｓに走査する為の副走査機構１０８、及びメンテナンスステーション１１０等を含んで構成されている。
【００２０】
ヘッドケース５２には、インク吐出ノズル１０が形成されたインクジェット記録ヘッド１１２（図２参照）が備えられている。ヘッドケース５２は、インクジェット記録ヘッド１１２のノズル面１０Ａが記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動されながら記録用紙Ｐに対してインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向Ｍに移動させながら次のバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像の記録を行うことができる。
【００２１】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１１２には、インクチューブ６０が接続されている。インクチューブ６０は、インクを貯留するインクタンク（図示省略）に接続されており、インクジェット記録ヘッド１１２へは、インクチューブ６０からインクの供給が行なわれる。
【００２２】
インクジェット記録装置１０２に用いられるインクとしては、粘度が２．３ｍＰａＳ以上５０ｍＰａＳ以下で、通常、インクジェットで用いられる水溶性インクのみならず、非水溶性インク、例えば、紫外線硬化性インクのようなインクを使用してもよい。チキソ性とは、流体へのせん断速度の上昇と共に、見かけ上の粘度が低下する性質をいい、コロイド粒子の会合と離散が一原因といわれている。したがって、インクに振動を与えることにより、インクが攪拌され、せん断速度が上昇して、図３に示すように、会合状態にある色材が離散し、見かけ上の粘度が低くなるのである。
【００２３】
図４に示すように、インクジェット記録ヘッド１１２は、ノズルプレート２２、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、及び、振動板３４を順番に積層して形成されている。ノズルプレート２２にはインク吐出ノズル１０が形成され、インクプールプレート２４、２６とでノズル連通室１６と共通インク流路１４とが構成されている。スループレート２８にはノズル連通室１６と共通インク流路１４の開口部２０が構成され、インク供給路プレート３０にはインク供給路１８が形成されている。そして、圧力室プレート３２には、圧力室１２が形成されている。圧力室１２の上面には振動板３４が接着され、振動板３４の上面には、圧電素子３６が接着されている。共通インク流路１４は、インクチューブ６０に繋がっている。圧電素子３６は、後述する駆動回路７４と接続されており、印加される駆動パルスに応じて駆動される。
【００２４】
図５には、インクジェット記録装置１０２の制御系のブロック図の一部が示されている。制御部７０は、入力部７２、主操作機構１０６、副走査機構１０８、及び、駆動回路７４と接続されている。
【００２５】
入力部７２からは、各種の指示信号や、画像データなどが入力される。制御部７０は、入力された情報に基づいて、インクジェット記録装置１０２全体の制御を実行する。主操作機構１０６、及び、副走査機構１０８は、制御部７０からの信号に基づいて駆動される。駆動回路７４は、圧電素子３６と接続されており、制御部からの信号に基づいて、圧電素子３６を駆動させるための駆動パルスを、圧電素子３６へ印加する。
【００２６】
駆動パルスとしては、画像記録のためにインク吐出ノズル１０からインクを吐出させるための画像記録信号Ｓ１、インク吐出には至らないが、低周波でインク吐出ノズル１０内のインクに振動を発生させる低周波信号Ｓ２、及び、高周波でインク吐出ノズル１０内のインクに振動を発生させる高周波信号Ｓ３を出力可能とされている。
【００２７】
画像記録信号Ｓ１は、記録される画像に応じたタイミングで、該当のインク吐出ノズル１０へ出力される。
【００２８】
低周波信号Ｓ２は、図６（Ｂ）の表に示すように、振幅１Ｖ程度で１ＫＨｚの波形とされている。低周波信号Ｓ２を圧電素子３６に印加することにより、インク吐出ノズル１０内のインクには低周波の振動が発生し、この振動によりインクの粘度が低下する。なお、インク吐出ノズル１０の壁面との間のずり応力を発生させてインクを確実に低粘度化させるために、インク吐出ノズル１０の径Ｄは２５μｍ以上３５μｍ以下であることが好ましい。また、インク吐出ノズル１０の長さＬは２５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
高周波信号Ｓ３は、図７（Ｂ）の表に示すように、振幅５Ｖ程度で２５ＫＨｚの波形とされている。高周波信号Ｓ３を圧電素子３６に印加することにより、インク吐出ノズル１０内のインクには高周波の振動が発生し、この振動によりインクの粘度は、低周波信号Ｓ２を印加したときよりもさらに低下する。
【００３０】
なお、上記の低周波信号Ｓ２及び高周波信号Ｓ３の振幅、及び周波数は、一例であって、必ずしも上記のものである必要はない。インクがインク吐出ノズル１０から吐出しない程度の振幅であればよい。
【００３１】
次に、上記のように構成されたインクジェット記録ヘッド１１２のインク吐出ノズル１０内のインクの粘度を低下させる手順について、図８を参照しながら説明する。
【００３２】
ユーザーにより、インクジェット記録装置１０２の電源がオンされる（Ｓ１０）と、制御部７０から駆動回路７４へ低周波信号Ｓ２を出力するよう指示される（Ｓ１２）。駆動回路７４では、この指示を受けて、インクジェット記録ヘッド１１２のすべての圧電素子３６へ、低周波信号Ｓ２を出力する（Ｓ１４）。これにより、低周波信号Ｓ２が圧電素子３６に印加され、圧電素子３６が低周波信号Ｓ２によって駆動され（Ｓ１６）、インク吐出ノズル１０内のインクには低周波の振動が発生し、この振動によりインクの粘度が低下する。駆動回路７４から圧電素子３６への低周波信号Ｓ２の出力は、インクジェット記録装置１０２の電源がオフされるか、次に示す高周波信号Ｓ３の出力指示を受けるまで継続される。
【００３３】
制御部７０へ画像記録開始の指示が入力されると（Ｓ２０）、制御部７０は、駆動回路７４へ高周波信号Ｓ３を出力するよう指示する（Ｓ２２）。駆動回路７４では、この指示を受けて、インクジェット記録ヘッド１１２のすべての圧電素子３６へ、高周波信号Ｓ３を出力する（Ｓ２４）。これにより、高周波信号Ｓ３が圧電素子３６に印加され、圧電素子３６が高周波信号Ｓ３によって駆動され（Ｓ２６）インク吐出ノズル１０内のインクには高周波の振動が発生し、この振動によりインクの粘度は、低周波信号Ｓ２の印加時よりもさらに低下する。駆動回路７４から圧電素子３６への高周波信号Ｓ３の出力は、制御部７０から画像記録データが出力されるまで継続される。
【００３４】
制御部７０から画像記録データが出力されると（Ｓ３０）、高周波信号Ｓ３の出力は停止される（Ｓ３２）。駆動回路７４からは、画像記録データに応じた画像記録信号Ｓ１が出力される（Ｓ３４）。各インク吐出ノズル１０に対応して設けられた圧電素子３６は、画像記録信号Ｓ１に応じて駆動され（Ｓ３６）、所定のタイミングでインク滴が吐出されて画像が記録される（Ｓ３８）。
【００３５】
本実施形態では、以上のような手順で、インク吐出ノズル１０内のインクを振動させるので、制御部７０から画像記録信号Ｓ１が出力されて画像記録が開始される前までに、インクを低粘度化させることができる。
【００３６】
なお、画像記録時には、駆動回路７４から画像記録信号Ｓ１が圧電素子３６へ印加され、低周波信号Ｓ２、及び、高周波信号Ｓ３は印加されない。画像記録が終了すると、再び、低周波信号Ｓ２が圧電素子３６へ印加され、電源がオフされるか、画像記録が開始されるまで、継続される。
【００３７】
また、本実施形態では、インク吐出ノズル１０内のインクに、まず、低周波信号Ｓ２を印加し、ある程度インクの粘度を低下させておいた上で、高周波信号Ｓ３を印加するので、最初から高い周波数の振動を与た場合と比較して、効率よくせん断速度を上げることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、電源投入後、画像記録時を除いて、常時低周波信号Ｓ２を圧電素子３６へ印加しているが、所定時間の間隔をおいて、断続的に印加してもよく、また、インクの粘度がある程度低下した後には、低周波信号Ｓ２と高周波信号Ｓ３を交互に印加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図３】チキソ性を有するインクのせん断速度と見かけ上の粘度との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の一部の制御系のブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る（Ａ）はノズルを、（Ｂ）は低周波信号を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る（Ａ）はノズルを、（Ｂ）は高周波信号を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るインクの低粘度化の手順を示すチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  インク吐出ノズル
１０  ノズル
３６  圧電素子
７０  制御部
７４  駆動回路
１０２  インクジェット記録装置
１１２  インクジェット記録ヘッド
Ｓ１  画像記録信号
Ｓ２  低周波信号
Ｓ３  高周波信号
【図１】
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【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】
2006062223.tif 000008
【図７】
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【図８】
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