JP2003170579A

JP2003170579A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2003170579A
Application number: JP2001373906A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Maekawa; 勉前川; Akiyoshi Ouchi; 明美大内; Hidetoshi Fujii; 秀俊藤井; Kunihiro Tamahashi; 邦裕玉橋; Yutaka Shoji; 裕庄司; Hiroshi Takahagi; 浩高萩
Original assignee: Hitachi Printing Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】記録用紙から発生する紙粉がインク噴射ノズ
ル孔付近に堆積し、インク材料との反応や着色剤の凝
集、インクの増粘を引き起こす。これらに起因するイン
ク不吐出が発生すると、画像品質の低下を招くことにな
る。インクの予備吐出動作や、ゴムなどを用いたワイプ
によるノズル孔付近の清掃により、インク不吐出を防止
することは可能であるが、印字動作を中断することにな
り、印字速度の低下に繋がる。【解決手段】記録用紙にインク液滴を噴射させ、記録
ドットを形成するインクジェット記録装置において、記
録用紙の特定部位に液体を塗布する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録用紙にインク液滴
を噴射させ、記録ドットを形成するインクジェット記録
装置、特に記録用紙からの紙粉発生を抑制することを特
徴としたインクジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自然環境を考慮した再生紙やイン
クジェット記録の画質を向上させるインクジェット専用
紙の使用が増えてきた。これらの再生紙やインクジェッ
ト専用紙は、紙粉発生量の多いと言われている。この
為、各製紙メーカからの記録媒体自体の出願が増えてい
る。粉落ちしないインク受容層の成分構成やその製造法
に関するものが多い。表面からの繊維の飛散を抑えた
り、インク受容層の固着力を上げている。

【０００３】しかし、これらの対策を施したこれらの用
紙はもちろん、通常の用紙も少なからず紙粉が付着して
いる。また、紙粉は用紙搬送ローラとの接触や印字の際
のワイヤとの打接によっても発生する。これらが、プリ
ンタや複写機等の内部に徐々に蓄積し、紙検出器や記録
書込み部の光路を遮り、検出不良や記録書込み不良とい
った問題を招く。更に、インクジェット記録装置では、
これらの紙粉がインク噴射ノズル孔付近に堆積し、イン
ク材料との反応や着色剤の凝集、インクの増粘を引き起
こし、インクの不吐出を招く。

【０００４】従って、装置側としての対策が必要であ
り、紙粉を防止する提案が多くなされている。ブラシや
スクレーパによる掻き取り手段やバイアスをかけたロー
ル等を印刷部前に設置するものやクリーニングペーパに
よりプラテン等の搬送経路上の紙粉を取り去るものが多
い。

【０００５】例えば、特開平１１−０３５１８６号公報
には、記録ヘッドの近傍に吸引ファンと連通する紙粉吸
引管を配設し、用紙に付着した紙粉を搬送の都度除去す
る方法が記載されている。特許第２７９６７１９号公報
では粘着層を形成した洗浄具で給紙ローラに付着した紙
粉を除去することが提案されている。特開２００１−１
７１０７２号公報では，平版印刷時に発生する紙粉除去
手段として報告されている。さらに特開平１１−１２３
８１１号公報には、紙表面に粘着性材料や液体を塗布し
たり、印刷前に紙表面に薄層樹脂被膜を形成したり、ロ
ーラー、ブレード等の接触により紙粉を除去する方法が
記載されている。

【０００６】液体を塗布する方法に関しては、別な目的
で特開平８−２３０２７８号公報に水分率の低下した用
紙を加湿する為の紙加湿装置が提案されている。これは
地球資源の保護のために、記録された文書の再利用につ
いて、用紙上に定着された光化学的に消色可能なトナー
を消色するための消色装置に関するものである。消色に
は、かなり大きな熱エネルギおよび光エネルギを必要と
する為、その熱により用紙中の水分が蒸発してしまい、
用紙は部分的に微小変形する問題を解決する為のもので
ある。

【０００７】一方、高速印刷を目的としたライン型イン
クジェットプリンタとしては、コンティニュアスインク
ジェット方式の記録ヘッドを使用する装置や、オンデマ
ンドインクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置が
多く提案されている。このうち、オンデマンドインクジ
ェット方式のライン型インクジェットプリンタは、コン
ティニュアスインクジェット方式の装置に比べて記録速
度では及ばないが、インクシステムが非常に簡単である
等のため、普及型の高速プリンタを提供するのに適して
いる。この反面、オンデマンドインクジェット方式ライ
ン型記録ヘッドは、各ノズルから何時もインク粒子が吐
出しているコンティニュアスインクジェット方式とは異
なり、記録データに合わせて、記録ドット形成が必要な
時にインク粒子を吐出させるため、ノズル孔近辺のイン
クが乾燥し、記録ドットの吐出が不安定になり易い。更
に、ノズル孔のすべてが均等にインク滴を発生するので
はなく、配列位置によってインク吐出の頻度が極めて低
くなるノズル孔が存在するため、目詰まりが発生しやす
い。

【０００８】このような問題を解消するために、印字動
作を一定時間継続した場合には、記録ヘッドを非印字領
域に待避させ、ここですべてのノズル孔からインク滴を
強制的に噴出させる予備吐出装置を備えたインクジェッ
ト記録装置が提案されている。

【０００９】また、記録ヘッドをインク受けのある場所
に移動するのにかかる時間ロスを減らすため、特開２０
００−２１１１５９号公報には、ヘッドを移動せずにイ
ンク受けをヘッドと記録用紙の間に移動させる装置が開
示されている。

【００１０】また、特開平１１−３３４１０６号公報で
は、記録用紙と記録ヘッドの間に、インク吐出方向から
ずれた位置にインク受けを設置し、予備吐出を行う時に
空気流や静電力を予備吐出粒子に作用させて、インク受
けで予備インク粒子の記録用紙への付着を遮蔽する装置
が開示されている。

【００１１】しかしながら、いずれの方法も、記録動
作中断による実質的な記録速度の大幅な低下、装置構
成上、使用頻度が高く予備吐出を行う必要の無いノズル
まで予備吐出させることによるインク量の浪費、記録
動作中断に伴う記録用紙の走行停止・走行再開を高精度
に行うことが難しく、記録用紙上での記録画像が乱れ易
い、などの問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】記録用紙から発生する
紙粉がインク噴射ノズル孔付近に堆積し、インク材料と
の反応や着色剤の凝集、インクの増粘を引き起こす。こ
れらに起因するインク不吐出が発生すると、画像品質の
低下を招くことになる。インクの予備吐出動作や、ゴム
などを用いたワイプによるノズル孔付近の清掃により、
インク不吐出を防止することは可能であるが、印字動作
を中断することになり、印字速度の低下に繋がる。

【００１３】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、記録媒体の走行
に伴う紙粉の発生を抑制して、長時間印刷信頼性の良好
なインクジェット記録装置を提供することである。

【問題点を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、記録用紙にインク液滴を噴射させ、記
録ドットを形成するインクジェット記録装置において、
記録用紙の特定部位に液体を塗布する手段を有すること
を特徴とする。

【００１４】また、記録用紙の特定部位が非画像部であ
り、かつ用紙の裁断部、ミシン目、窄孔からなる加工部
の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

【００１５】また、記録用紙が、インク液滴を噴射させ
て記録ドットを形成するインクジェット記録手段よりも
液体を塗布する手段を先に通過することを特徴とする。

【００１６】また、塗布する液体が、水と有機溶剤の少
なくとも一方を含むことを特徴とする。

【００１７】また、ノズル及び記録用紙の間の相対速度
が１０インチ／秒（ｉｐｓ）以上となる記録速度で印刷
する。

【００１８】また、インク液滴を噴射させるプリントヘ
ッドが、印刷中固定されているライン型であることを特
徴とする。

【００１９】更に、用紙搬送用窄孔を有する連続記録用
紙に印刷することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明者らが鋭意研究を進めた結
果、紙粉の大部分は、図４に示すような用紙裁断部、窄
孔（実線部）や印刷後の製本を容易にする為のミシン目
部分（点線部）で発生する事が分かった。

【００２１】この為、本発明における記録用紙に液体を
塗布する工程は、これらの用紙端部に液体を塗布する事
により紙粉の発生を大幅に低減するものである。液体を
塗布する工程は、ローラなどによる接触式の方法であっ
ても、霧吹きや超音波によって霧状に塗布する方法であ
っても良い。更に、記録用ヘッドとは別のプリントヘッ
ドを用いて、液体を塗布する事も可能である。また、こ
れら二つ以上の方法を組合せても良い。これらの方法に
よって、記録用紙からの紙粉の発生を大幅に低減するこ
とができる。

【００２２】なお、用紙搬送用窄孔を有する連続記録用
紙を高速で搬送する場合には、液体塗布直後の用紙搬送
用窄孔近傍の相対湿度が８０ＲＨ％以下になるよう液体
の塗布量をコントロールするとよい。用紙搬送速度、用
紙の種類にもよるが、好ましくは、液体塗布直後の用紙
搬送用窄孔近傍の相対湿度が６５ＲＨ％以下であると良
い。用紙搬送用窄孔を有する連続記録用紙を高速で搬送
する場合に、記録用紙が高湿度環境にされるとセルロー
ス繊維の膨潤等により窄孔の穴径変形、凹凸が発生し、
用紙搬送速度の変動が起こり易い為である。

【００２３】また、塗布する液体は水と有機溶剤の少な
くとも一方を含むものであれば良い。有機溶剤としては
特に限定はないが、水よりも低沸点、低蒸気圧の有機溶
剤を混合することにより、高速印刷化への対応が可能で
ある。長時間塗布した液体が残存する場合、用紙の搬送
に不具合が発生して、用紙しわや用紙ジャムを引き起こ
し、重大な品質不良を招くためである。低沸点、低蒸気
圧の有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタ
ノール、イソプロパノール等のケトンおよび低級アルコ
ール類を単独又は混合溶剤として使用可能である。

【００２４】オンデマンド型インクジェット記録の記録
ヘッドあるいは記録方法には、ライン型記録、シリアル
型記録、転写型（シャトル型）記録等、様々な様式があ
るが、例えばライン型記録の如く、ヘッド部分が固定さ
れ用紙のみ移動する場合は紙移動速度（紙送り速度）が
上記相対速度に該当し、シリアル型記録、すなわちヘッ
ドが紙送り方向に垂直に移動して順次記録し間欠的に紙
送りが行われる場合は、ヘッド移動速度（キャリジ速
度）が上記相対速度に該当する。用紙が回転するドラム
等に設置されこれに記録を行う、あるいは一旦ドラムに
記録し次いでこれを用紙に転写する転写型の場合は、移
動する用紙ないしはドラム面とノズル間の相対位置の変
化する速度と理解する。いずれの場合も、記録速度はノ
ズル吐出周波数及び記録解像度に直接関係する。

【００２５】例えば、ライン型記録の紙送り速度あるい
はシリアル型のヘッド移動速度（すなわち記録速度）Ｖ
は、インク滴の吐出周波数ｆ、記録解像度Ｒにより、Ｖ
＝ｆ／Ｒで示される。本発明は少なくとも１０ｉｐｓ以
上、好ましくは１５ｉｐｓ以上、さらに好ましくは２０
ｉｐｓ以上の高速度記録において、効果的に利用出来
る。特にインク液滴を噴射させるプリントヘッドが印刷
中固定されているライン型で、記録用紙が連続紙の高速
印刷用インクジェット装置においては、実質の印刷速度
を低下させる予備吐出などの印刷中断回数を減らす事が
できるため、非常に効果的である。

【００２６】さらに、高速化を目指す場合には、塗布す
る液体や記録用紙を加熱することが有効である。加熱手
段は接触式の加熱手段であっても、赤外線等の照射や熱
風を吹き付けるなどの非接触式の加熱手段であってもよ
い。インク乾燥に適切な温度としては、高沸点有機溶媒
のセット性（見かけ上、乾燥した状態になるまでの時
間。具体的には指や用紙を軽く押し当ててもインクが転
写しない状態になるまでの時間）改善のため、８０℃以
上が望ましい。ただし、印刷速度にも依存するため、特
に限定する必要はない。また上限温度は装置構成上から
変更可能であるが、あまり高温過ぎると記録用紙の走行
が中断した時に、記録用紙からの発煙や記録用紙の変色
を起こすため、１８０℃以下であることが望ましい。

【００２７】用紙の分類としては、経済産業省の生産統
計に使用されている分類方法がよく使用される。これに
よると、大別して印刷情報用紙、包装用紙、衛生用紙、
雑用紙に区分され、印刷情報用紙には非塗工用紙、微塗
工用紙、塗工用紙、特殊印刷用紙、情報用紙の区分があ
る。本発明の目的とする用途の用紙は、非塗工用紙、特
殊印刷用紙及び情報用紙の一部に属する。更に記録媒体
としては、用紙以外にも木材、布等の粉体の発生する可
能性のある媒体に有効に使用できる。

【００２８】インク着色材の添加量は１〜１０重量％が
適量である。１重量％未満では画像品質が低下し、１０
重量％より多いとインク粘度特性に悪影響を与える。ま
た色の調整等で２種類以上の着色剤を適時混合して使用
できる。更に機能性を発現するため、光安定化剤、表面
処理剤、界面活性剤、粘度低下剤、酸化防止剤、老化防
止剤、架橋促進剤、酸素吸収剤、可塑剤、防腐剤、防錆
剤、蒸発促進剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、保湿剤、分散
剤、染料等を混合することができる。

【００２９】本発明に使用するインク組成物の粘度は特
に限定することはないが、２５℃の粘度は５〜２０ｍＰ
ａ・ｓの範囲が安定な吐出特性を維持する上で好まし
い。５ｍＰａ・ｓ未満の粘度では、インク滴の形状、高
速のインク吐出周波数特性が不良となりやすく、２０ｍ
Ｐａ・ｓを超える粘度ではインク吐出が困難で安定しに
くい。また、インク組成物は使用する温度条件でニュー
トン流体挙動を示すことが望ましいが、通常測定に使用
されるシェア速度（約１００ｒｐｍ前後）で上記条件に
合致すれば、見かけの粘度が多少のシェア速度依存性が
存在しても問題とはならない。

【００３０】上記した顔料及びその他の成分の混合・分
散には、スターラー、ビーズミル、ホモジナイザが最適
であるが、周知の各種の撹拌、粉砕又は分散装置が、特
に制限無く使用できる。

【００３１】本発明のインク組成物は、インクジェット
プリンタに適用するために、周知の幾つかの要件を満足
する。すなわち、このインクは室温で十分な安定性があ
り、印刷前の保管および印刷後の画質に信頼性がある。
記録媒体に付着硬化後は十分な透明性と彩度を有し、か
つ、均一な薄膜を形成して良好な画質の印刷物を与え
る。印刷物を重ねておいた状態で、オフセットが発生し
ないこと、また、環境および人体に配慮した安全性が高
い組成物であることが必要である。

【００３２】次に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、記載例に限定されるものではない。

【００３３】本発明の形態を図に従い以下に説明する。

【００３４】図１は、本発明における液体塗布部を備え
たインクジェット記録装置の概略図である。記録用紙２
は用紙供給部５からガイドローラによって用紙送り方向
に搬送される。まず、記録用紙２は、液体塗布部３にお
いて表面に液体を塗布される。次に、記録用紙２はプリ
ントヘッド１から噴射されたインク液滴により画像を形
成した後、用紙スタッカ部８に保管される。なお、紙粉
防御用カバー４は必ずしも必要ではないが、設置するこ
とによって、さらに長時間の安定な印刷が可能である。
また、湿度計７は、特に用紙搬送用窄孔を有する連続記
録用紙を高速で搬送する場合に必要である。

【００３５】液体塗布直後の用紙搬送用窄孔近傍の相対
湿度が８０ＲＨ％以下になるよう液体の塗布量をコント
ロールする。用紙搬送用窄孔を有する連続記録用紙を高
速で搬送する場合に、記録用紙が高湿度環境にされると
セルロース繊維の膨潤等により窄孔の穴径変形、凹凸が
発生し、用紙搬送速度の変動が起こり易い為である。

【００３６】図２は、本発明における用紙の端部を具体
的に説明する為のカット紙の平面図である。実線部分を
端部と称する。

【００３７】図３は、本発明における用紙の端部を具体
的に説明する為の用紙折畳み用のミシン目を有する連続
紙の平面図である。点線で示した用紙折畳み用のミシン
目および実線部を端部と称する。

【００３８】図４は、本発明における用紙の端部を具体
的に説明する為の用紙搬送用の窄孔を有する連続紙の平
面図である。点線で示した用紙折畳み用のミシン目およ
び実線部を端部と称する。

【００３９】図５は、本発明における連続式の液体塗布
部と間欠式の液体塗布部を組合せたインクジェット記録
装置の部分拡大図である。連続式の液体塗布部として
は、ローラなどによる接触式の方法や超音波による連続
式の霧発生方法が適している。間欠式の液体塗布部とし
ては、間欠式の霧吹きや記録用ヘッドとは別のプリント
ヘッドを用いて、用紙折畳み用のミシン目に液体を塗布
する方法が有効である。〔実施例１〕精製水３５重量部とグリセリン（和光純薬
工業製）６０重量部、及びエチレングリコールモノイソ
ブチルエーテル（和光純薬工業製）５重量部を混合し、
さらに顔料水分散液（キャボットスペシャルティケミカ
ルズ製ＣＡＢ―Ｏ―ＪＥＴ２００、顔料含有量１９．５
重量％）を顔料濃度一定になるように混合し、組成物全
３００ｇをホモジナイザ（日立工機製ＨＧ３０）を用い
て、回転数２、０００ｒｐｍで均質な混合物が得られる
まで分散し、さらにろ過を行い不純物等を除去し、均質
なインク組成物を得た。回転粘度計（トキメック製ＥＬ
Ｄモデル）を使用して２５℃のインク粘度を測定した結
果、８．９ｍＰａ・ｓであった。

【００４０】ダイレクト刷版作製機（日立工機製ＳＪ０
２Ａ）のヘッド部分を摘出、固定して印刷に使用し、イ
ンク最高吐出周波数６ｋＨｚ、用紙送り速度を１０ｉｐ
ｓとして、解像度６００（×６００）ｄｐｉの印刷を行
った。

【００４１】記録用紙は、再生紙ＮＩＰ１５００ＲＧＴ
（小林記録紙製）を用いた。これは図４に示すような用
紙搬送用の窄孔を有する連続紙である。

【００４２】また、塗布する液体は水とエタノールを
１：１の重量比で混合した溶液を用いた。クイックスプ
レーＥＨ−５３（アズワン（株）製）を使用して、記録
用紙両端部、用紙搬送用のピン穴および用紙走行方向の
ミシン目に塗布した。さらに、ダイレクト刷版作製機
（日立工機製ＳＪ０２Ａ）のヘッド部分を摘出、固定し
て、この溶液を用紙走行方向と垂直方向のミシン目に塗
布した。

【００４３】ＲＩＯＮ社のＰＡＲＴＩＣＬＥＣＯＵＮ
ＴＥＲＫＣ−０１Ａを用いて、プリントヘッド下方
の約２ｍｍの位置に空気吸入口を配置し、０．５Ｌ／ｍ
ｉｎの流量で２分間測定した。

【００４４】用紙を搬送しない場合と用紙を搬送した場
合の紙粉量を比較した。測定した結果を表１に記載す
る。用紙を搬送しない場合に対する用紙を搬送した場合
の０．３μｍ以上の紙粉量増加は２，５１４個であり、
全体の１割程度の増加量であった。また、１０分間印刷
後のプリントヘッドのノズル孔付近を観察し、紙粉の付
着が無いことを確認した。この程度の紙粉量では、イン
クの噴射への影響はほとんど無い。〔比較例１〕実施例１と同様のインク組成物を用いて、
液体の塗布を行わずに実施例１と同様の実験を行った。
用紙を搬送しない場合と用紙を搬送した場合の紙粉量を
比較した。紙粉量を測定した結果を表１に記載する。用
紙を搬送しない場合に対して、用紙を搬送した場合の
０．３μｍ以上の紙粉量増加は２２，１２６個であり、
全体の約２倍に相当した。また、１０分間印刷後のプリ
ントヘッドのノズル孔付近を観察し、紙粉の付着が確認
された。さらに紙粉の付着と対応する位置のインク吐出
が不安定であり、印字品質が低下していた。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録装置は、紙
粉の発生を抑制して、長時間印刷信頼性の良好なインク
ジェット記録が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における液体塗布部を備えたインクジ
ェット記録装置の概略図である。

【図２】本発明における用紙の端部を具体的に説明す
る為のカット紙の平面図である。

【図３】本発明における用紙の端部を具体的に説明す
る為の用紙折畳み用のミシン目を有する連続紙の平面図
である。

【図４】本発明における用紙の端部を具体的に説明す
る為の用紙搬送用の窄孔を有する連続紙の平面図であ
る。

【図５】本発明における連続式の液体塗布部と間欠式
の液体塗布部を組合せたインクジェット記録装置の部分
拡大図である。

【符号の説明】

１はプリントヘッド、２は記録用紙、３は液体塗布部、
４は紙粉防御用カバー、５は用紙供給部、６は用紙スタ
ッカ部、７は湿度計、８は用紙折畳み用のミシン目、９
は用紙搬送用の窄孔、１０は連続式の液体塗布部、１１
は間欠式の液体塗布部である。

フロントページの続き (72)発明者藤井秀俊茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者玉橋邦裕茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者庄司裕茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者高萩浩茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA14 EA16 EC13 FB01 FB03 HA33 2C060 AA04 2C061 AQ05 AS02 AS07 CJ01 CJ02 CJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録用紙にインク液滴を噴射させ、記録ド
ットを形成するインクジェット記録装置において、記録
用紙の特定部位に液体を塗布する手段を有することを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】記録用紙の特定部位が非画像部であり、か
つ用紙の裁断部、ミシン目、窄孔からなる加工部の少な
くとも一つを含むことを特徴とする領域である請求項１
記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】記録用紙が、インク液滴を噴射させて記録
ドットを形成するインクジェット記録手段よりも液体を
塗布する手段を先に通過することを特徴とする請求項２
記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】塗布する液体が、水と有機溶剤の少なくと
も一方を含むことを特徴とする請求項２又は３記載のイ
ンクジェット記録装置。
【請求項５】ノズル及び記録用紙の間の相対速度が１０
インチ／秒（ｉｐｓ）以上となる記録速度で印刷する請
求項４記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】インク液滴を噴射させるプリントヘッド
が、印刷中固定されているライン型であることを特徴と
する請求項５記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】用紙搬送用窄孔を有する連続記録用紙に印
刷することを特徴とする請求項５記載のインクジェット
記録装置。
【請求項８】液体塗布直後の用紙搬送用窄孔近傍の相対
湿度が８０ＲＨ％以下になるよう液体の塗布量をコント
ロールすることを特徴とする請求項７記載のインクジェ
ット記録装置。