JP2778331B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インクジェット記録
装置に係わり、特に、熱溶融性インクを使用するタイプ
のインクジェット記録装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のインクジェット記録装置と
しては例えば特開昭５６−１１３４６２号公報や特開昭
６０−９０７７５号公報所載のものがある。これは、記
録ヘッド内に充填された熱溶融性インクを加熱し、画像
情報に応じた静電誘引力によって記録媒体側へインクを
飛翔させ、記録媒体上にインク画像を形成するようにし
たものである。このタイプによれば、常温で液体である
インクを用いる場合に生ずる問題、具体的には、普通紙
からなる記録媒体上でのインクのフェザリング（滲み）
現象や記録ヘッド側でのインクの乾燥、個化の現象に伴
う記録動作障害という問題を有効に回避することが可能
になるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱溶融性イ
ンクを用いたインクジェット記録にあたっては、熱溶融
性インクが記録媒体側へ飛翔すると直ちに凝固する関係
上、記録媒体上で熱溶融性インクが盛り上がったドット
を形成する現象が確認された。このとき、記録媒体上の
インク画像をこすると、熱溶融性インクのドットが容易
に剥がれ易く、インクドットの定着強度が不足し易いと
いう技術的課題が見い出された。また、透明フィルムシ
ートからなる記録媒体上にカラーインクを印字したとし
ても、インクの凸状態で光が拡散してしまい、色がきれ
いに発色しないという技術的課題も見い出された。更
に、この種のインクジェット記録にあっては、記録媒体
の厚みに応じて記録ヘッドと記録媒体との間の距離が変
化してしまうため、記録媒体上に形成されるインクドッ
ト径が記録媒体の厚みによってばらつき、記録媒体によ
っては、画像品質が極端に悪化するという懸念があっ
た。

【０００４】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、記録媒体の厚みによる画
像品質の悪化を有効に防止しながら、記録媒体全般に対
する熱溶融性インクの定着性、並びに、記録媒体として
の透明フィルムシートに対する発色性を良好に保つよう
にしたインクジェット記録装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、画像情報に応じて熱溶融性インク２
を溶融飛翔させる記録ヘッド１と、記録ヘッド１から溶
融飛翔されたインク２を保持搬送し、記録媒体５へ加圧
転写する中間転写体３と、この中間転写体３の表面温度
を熱溶融性インク２の軟化温度近傍に維持する加熱手段
４とを備え、前記中間転写体３の表面エネルギを熱溶融
性インク２の表面張力と略等しく設定したことを特徴と
するものである。

【０００６】このような技術的手段において、記録ヘッ
ド１としては、圧電素子を用いたパルスオンデマンド方
式や、静電誘引力によってインクを飛翔させる静電誘引
方式や、静電誘引力と熱エネルギとの組み合わせによっ
てインクを飛翔させる熱静電誘引方式や、静電誘引力等
でインクを隆起させ、空気流によって隆起インクを飛翔
させる空電制御方式等各種のものが挙げられる。但し、
これらの記録ヘッド１としては、少なくとも、インク飛
翔時において、熱溶融性インク２が溶融温度以上に加熱
されるヘッド加熱手段を具備することが必要である。

【０００７】また、熱溶融性インク２としては、常温で
は固体で、所定の融点で溶融するものであれば適宜選択
して差し支えないが、定着性、飛翔し易さをより高い次
元で両立させるには、熱溶融性インク２に液晶ポリマを
添加することが好ましい。

【０００８】更に、中間転写体３は、記録ヘツド１から
溶融飛翔されたインクを保持搬送する機能と、保持搬送
したインクを記録媒体５に加圧転写させる機能とを備え
たものであれば、ドラム状、ベルト状等どのような構成
であっても差し支えない。特に、上記中間転写体３の少
なくとも表面層は軟化状態のインク２を中間転写体３内
部に浸透させない性質を持ち、軟化状態のインク２を中
間転写体３の表面近傍に保持するようにすることが必要
である。望ましくは、加熱手段４による加熱状態におい
て、中間転写体３の表面エネルギをインク２の表面張力
に略等しくなるように設定し（中間転写体３の表面層の
濡れ性調整）、中間転写体３上に像を形成した後、各イ
ンクドットが緩やかに中間転写体３上で拡大し、それに
つれて、インクドットの高さが緩やかに低下するように
した方がよい。また、カラー画像記録装置を構成する場
合には、例えば中間転写体３に対向して複数のカラーイ
ンクが吐出される記録ヘッド１を並設し、中間転写体３
上で複数のインクドットを重ね合わせるようにすればよ
い。

【０００９】また、加熱手段４としては、中間転写体３
の表面温度をインク２の軟化温度近傍に昇温させるもの
であれば、中間転写体３の内部に内蔵させてもよいし、
あるいは、中間転写体３の外部に設置するようにしても
よい。このとき、中間転写体３の表面に保持されたイン
ク２は軟化状態で記録媒体５に容易に転写するため、中
間転写体２の表面清掃用クリーナは特に設けなくてもよ
いが、より確実に清掃するという観点からすれば前記ク
リーナを設けるようにしてもよい。

【００１０】

【作用】上述した技術的手段によれば、記録ヘッド１が
画像情報に応じて熱溶融性インク２を中間転写体３に溶
融飛翔すると、中間転写体３上には画像情報に対応した
パターンのインクドットが保持される。このとき、加熱
手段４は、中間転写体３の表面温度をインク２の軟化温
度近傍にまで加熱しているため、中間転写体３表面の画
像状インクは軟化状態にある。この状態において、中間
転写体３が画像状インクを記録媒体５への転写部位へ搬
送すると、中間転写体３は保持した画像状インクを記録
媒体５に強く押しつける。すると、中間転写体３上に形
成された画像状インクは、軟化状態で記録媒体５に押し
付けられることから、画像状インクは容易に記録媒体５
側へ転移する。ここで、記録媒体５が普通紙であれば、
転移した画像状インクの一部は紙の繊維に浸透し、紙に
よって冷却されて個化する。そして、インク２の一部
は、紙の表面で押し潰されて広がり、平らなインク表面
を形成して冷却個化される。もし、記録媒体５が透明フ
ィルムシートのような非浸透性のものであれば、中間転
写体３上の画像状インクは、押圧で記録媒体５表面を流
れ潰されて、略円形のドットを形成し、冷却個化され
る。このように、加熱された中間転写体３上に一度画像
状インクを仮置きし、記録媒体５に加圧転写若しくは加
圧転写定着することによって、平坦な熱溶融性インク像
が形成されるのである。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図２はこの発明が適用されるカラーインクジェット記録
装置の実施例１の全体構成を示す説明図である。同図に
おいて、カラー印字のための４色の記録ヘッド１０、具
体的には、Ｋへッド（ブラック用）１１、Ｙヘツド（イ
エロ用）１２、Ｍヘッド（マゼンタ用）１３、Ｃヘッド
（シアン用）１４が中間転写体１５に対向して並設され
ている。そして、４色の記録ヘッド１１〜１４は、図示
外のホストコンピュータからの画像信号に応じて夫々の
色成分の画像状インクを中間転写体１５上に出力する。
また、符号１６は中間転写体１５上の画像状インクが転
写される記録媒体、１７は記録媒体１６を搬送し、中間
転写体１５に記録媒体１６を押し付ける背面ロール、１
８は中間転写体１５表面の残留インクや紙粉、異物、ゴ
ミを除去するクリーナである。

【００１２】図３は各色の記録ヘッド１０の構成を示
し、図４はその記録ヘッド１０の作用を示す。この実施
例では、図示外の粉体インク供給器によって粉体インク
２０が記録ヘッド１０内のインク室２１に供給される。
粉体インク２０は、直鎖ポリエチレンを主成分とし、着
色剤として各色染料、酸化防止剤、粘度調整剤等を添加
して作成されている。

【００１３】また、ヘッドヒータ２２は、ＰＩ（ポリイ
ミド）フレキシブル基板２３上に形成された厚膜抵抗体
であって、図示外のヘッドヒータ駆動回路によってプリ
ンタのスタンバイ中、プリント動作中を通じて通電さ
れ、粉体インク２０をその融点以上に加熱し、溶融イン
ク２０ａを作る。一方、ＰＩフレキシブル基板２３には
オリフィス２４が形成されており、この実施例では、Ｐ
Ｉフレキシブル基板２３は感光性ポリイミドで作られ、
オリフィス２４は感光性ポリイミドの現像工程で形成さ
れる。そして、ＰＩフレキシブル基板２３の中間転写体
１５に対向する面には、図示外の溌液性層が形成されて
おり、溶融インク２０ａが動力、表面張力によって記録
ヘッド１０外に流出するのを防止している。

【００１４】また、ＰＩフレキシブル基板２３の反対側
の面（記録ヘッド１０内部側の面）には、制御電極２５
が設けられており、上記オリフィス２４と制御電極２５
とは、プリンタの所望のドット間隔で、最大記録媒体幅
に亘って紙面に対して垂直方向に多数並んでおり、並行
に動作して、印字速度の向上に一役買っている。また、
この実施例において、制御電極２５は、一個のオリフィ
ス２４に連通して一本設けられており、円形のオリフィ
ス２４を取り囲む形状に加工されている。そして、制御
電極２５は、ＰＩフレキシブル基板２３に同箔をエポキ
シ樹脂系の接着剤で接着し、フォトエッチングプロセス
を施すことによって作成されている。

【００１５】更に、静電電極２５は画素駆動ボード２６
に異方導電性膜を介して圧接されている。ここで、上記
画素駆動ボード２６は、多数の制御電極２５を高電圧
（この実施例では４００Ｖ）にて駆動するもので、この
実施例では、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）技術で高耐圧駆動素子アレイ及び画像データのシリ
アルパラレル変換のためのシフトレジスタを形成したも
のである。

【００１６】また、中間転写体１５は、アルミニウム菅
の中間転写体ドラム基材３１と、中間転写体ドラム表面
層３２とからなる。ここで、中間転写体ドラム表面層３
２は、シリコンゴムに帯電防止のためにカーボンフィラ
ーを混入して作成したものである。そして、上記シリコ
ンゴムについては、溶融インク２０ａの表面張力が２６
ｄｙｎｅ／ｃｍであるので、これに近い表面エネルギを
持つものを選定した。

【００１７】更にまた、中間転写体ドラム基材３１には
−１ＫＶのバイアスパルスが印加され、画素駆動ボート
２６によって制御電極２５に画像に応じて＋４００Ｖの
パルスが印加されると、溶融インク２０ａのオリフィス
２４近傍にあるものは、クーロン力を受けて、インク２
０ａの曳糸２０ｂを形成して中間転写体１５に向かって
飛翔する。中間転写体ドラム表面層３２は、中間転写体
ヒータ３３によってインク２０の軟化温度に保持されて
いる。特に、この実施例では、インクの表面張力と中間
転写体ドラム表面層３２の表面エネルギとが略等しいの
で、インクの曳糸２０ｂによって形成されたドットは、
緩やかに拡大を続け、比較的偏平な画像状インク２０ｃ
に変化する。

【００１８】また、減法混色は中間転写体１５上で行わ
れる。中間転写体１５は、紙等に比べて、外乱による寸
法の変化が少ない構成なので、各色の位置合わせ（レジ
ストレーション）は、紙上で減法混色する場合に比べ
て、格段に容易で、しかも、精度が高い。

【００１９】また、図５は、中間転写体１５から記録媒
体１６への転写定着の様子を示す。同図において、中間
転写体ヒータ３３は、中間転写体１５を加熱し、表面が
熱溶融性インク２０の軟化温度近傍になるように温度制
御する。そして、図示外の紙送り装置によって、普通紙
からなる記録媒体１６が中間転写体１５と背面ロール１
７との間に送り込まれる。

【００２０】すると、各色の記録ヘッド１０によって形
成された画像は、中間転写体１５上で軟化温度近傍に保
たれたまま、圧力をかけて記録媒体１６に押し付けられ
る。この実施例では、中間転写体ドラム表面層３２の表
面エネルギは、溶融インクの２０ａの表面張力と略等し
くなるように、かつ、記録媒体１６の表面エネルギより
十分低いように材料選定される。このため、中間転写体
１５と記録媒体１６との表面エネルギ差によって、イン
クは中間転写体１５から記録媒体１６へ転移する。この
とき、インクは軟化温度近傍の温度であって、背面ロー
ル１７によって圧力が付与されるので、インク２０ｄは
変形し、ドットの表面は実質的に偏平になるばかりか、
記録媒体１６が普通紙であれば、潰れたインク２０ｄが
紙の素地を被覆する。このため、こすりに対するインク
の剥がれが少なくなり、しかも、インク部分の光学濃度
は十分に高いものとして確保される。また、本実施例で
は、中間転写体ドラム表面層３２がシリコンゴムと、比
較的柔らかい材料で形成されているので、背面ロール１
７は鉄製管にクロム鍍金を施した金属ロールを使用し
た。尚、中間転写体１５側を硬い材料とし、背面ロール
１７側を比較的柔らかい材料にしても、実質的に同様な
作用を奏する。

【００２１】また、中間転写体１５から記録媒体１６へ
の転写率は、実質的に１００％であるので、転写残りの
インクをクリーニングする必要はない。しかし、記録媒
体１６は、しばしば繊維、埃等を中間転写体１５ヘ付着
させる虞れがある。各色の記録ヘツド１０と中間転写体
１５との間の間隙は数１０μｍ〜数１００μｍであるの
で、中間転写体１５にこれらの比較的大きなゴミを付着
させたまま印字位置に送ることは好ましくない。クリー
ナ１８はこれら数１０μｍ以上の大きなゴミをトラップ
するものである。

【００２２】以上のように、本実施例によれば、簡易な
構成で、定着性と、透明フィルムシートに対する発色性
に優れる偏平な熱溶融性インク画像を形成することがで
きた。更に、本実施例によれば、平滑な中間転写体ドラ
ム表面層３２の面を転写した、平滑なドットを形成する
ので、記録媒体１６上での反射像でも色再現性に優れた
ドットを形成することができた。

【００２３】◎実施例２ この実施例においては、熱溶融性インクは、実施例１と
異なり、芳香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶
ポリマ（三菱化成（株）製商品名ノバキュレート、充填
剤なし）を主成分とし、顔料としてカーボンブラックを
添加することにより、作成されたものである。そして、
所謂ステンメ型パルスオンデマンドインクジェット記録
ヘッドで、実施例１と同様な中間転写体１５に作像した
後、ポリエチレンテレフタレートフィルムに転写定着し
たところ、良好な画像を得た。この実施例において、ス
テンメ型の記録ヘッドは、２４ノズルを一体に作成した
ものを３００°Ｃに保持して使用した。また、シリアル
スキャン制御系によって、中間転写体ドラム軸方向にス
キャンし、１スキャンが終了した時点で中間転写体１５
が２４ドットに相当する距離だけ回転する。尚、中間転
写体１５は、表面が２００°Ｃになるように加熱、定着
される。このようにして作成された透明フィルムシート
（ポリエチレンテレフタレートフィルム）上の画像状イ
ンクは、強い定着強度を持っており、ファイル操作、長
期の保管の中で、引っかいたり、重ねたまま高温（１０
０°Ｃ）にさらされたとしても、画像が欠けたり、透明
フィルムシート同士が張り付いたりする現象は全く見ら
れなかった。また、この実施例では、液晶ポリマは、溶
融状態で剪断速度を上げると、見かけの粘度が低下する
ので、吐出速度が高く、印字のエアギャップ（ヘッドか
ら中間転写体までの距離）を広くとることが可能であ
る。一般に、樹脂は溶融粘土が低いと、室温硬度が低
く、十分に定着しないことが多い。ところが、液晶ポリ
マは、高剪断状態での溶融粘土が低い割には、室温硬度
が硬く、インクの飛翔性能と定着性とを容易に両立する
ことが可能である。

【００２４】◎実施例３ 図６に示すように、厚さ８０μｍのポリエチレンテレフ
タレート１６１に、透明ポリエチレンワックス１６２を
２０μｍ厚さで溶融塗布し、記録媒体としてワックス付
きの透明フィルムシート１６を作成し、実施例１の装
置、インクを用いてカラー印字を行った。このとき、印
字した熱溶融性インク２０は、記録媒体への転写位置
で、フィルムに予め塗布してあった透明ポリエチレンワ
ックス１６２に埋設されるので、本実施例によれば、実
施例１よりも更に平坦なインクドットを形成することが
できる。更に、本実施例によれば、印字した熱溶融性イ
ンクの量が多くても、実質的に完全に平坦なインクドッ
トを形成することができるので、高い光学濃度まで、良
好な色再現を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１，２
いずれかに記載の発明によれば、加熱された中間転写体
を設け、この上に一度画像状インクを軟化状態で仮置き
し、その後、記録媒体に加圧転写若しくは加圧転写定着
するようにしたので、記録媒体上に平坦な熱溶融性イン
ク像を押し潰して形成することができる。特に、本発明
においては、インクの表面張力と中間転写体の表面張力
とを略等しく設定したので、中間転写体上では、インク
の曳糸によって形成されたドットが緩やかに拡大を続
け、比較的偏平な画像状インクに変化することになり、
記録媒体へ転移されるインク像の押し潰れをより確実に
することができる。このため、こすられることによって
インクが剥がれ落ちる度合いも少なく、実質的に十分な
定着度合いを実現することができ、しかも、インク部分
が記録媒体内に含浸する量が少なくなる分、インク像部
分の光学濃度を高くでき、記録媒体内でのインク画像品
質を長期に亘って良好に保つことができる。また、透明
フィルムシート上にカラー印字したとしても、平坦なイ
ンク画像を得ることができるため、透明フィルムシート
上での発色性を極めて良好に保つこともできる。更に、
記録ヘッドからのインク像を一旦中間転写体に仮置き
し、しかる後に、記録媒体に加圧転写されるようにした
ので、記録ヘッドと中間転写体との間の距離を一定にす
ることができる分、記録媒体の厚さに影響されることな
く、インクドット径を一定に保つことができ、インクド
ット径のばらつきによる画像品質の低下を有効に防止す
ることができる。更にまた、中間転写体は送り量が正確
で、しかも、加圧手段により一定の環境設定がなされて
いる分、環境変化による延び、縮みが実質的に無視でき
るので、カラー画像を形成する場合、記録媒体に複数色
のインク像を重ね合わせるタイプに比べて、色間の位置
合わせ（レジストレーション）を容易に実現することが
できる。特に、請求項２記載の発明によれば、熱溶融性
インクの組成を改善し、定着性と、インクの飛翔動作性
とを高い次元で両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るインクジェット記録装置の構
成を示す説明図である。

【図２】 実施例１に係るカラーインクジェット記録装
置の全体構成を示す説明図である。

【図３】 実施例１で用いられる記録ヘッドの詳細を示
す説明図である。

【図４】 実施例１で用いられる記録ヘッドの作用を示
す説明図である。

【図５】 実施例１の中間転写体の作用を示す説明図で
ある。

【図６】 実施例３で用いられる記録媒体を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…記録ヘッド，２…熱溶融性インク，３…中間転写
体，４…加熱手段，５…記録媒体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に応じて熱溶融性インク（２）
   を溶融飛翔させる記録ヘッド（１）と、記録ヘッド
   （１）から溶融飛翔されたインク（２）を保持搬送し、
   記録媒体（５）へ加圧転写する中間転写体（３）と、こ
   の中間転写体（３）の表面温度を熱溶融性インク（２）
   の軟化温度近傍に維持する加熱手段（４）とを備え、 前記中間転写体（３）の表面エネルギを熱溶融性インク
   （２）の表面張力と略等しく設定したことを特徴とする
   インクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、熱溶融性
   インク（２）が液晶ポリマを有していることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。