JP2010194766A

JP2010194766A - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JP2010194766A
Application number: JP2009040015A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】記録媒体がロール状態から帯状に搬送、供給されるとともに、印写後にカットされる液体噴射記録装置であって、出力速度（印写スループット）が非常に速く、連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物への記録液体付着（裏写り）を防止する。
【解決手段】連続流型液体噴射プリントヘッド１０は、カットして決められた１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、乾燥手段３０６は、乾燥手段３０６の搬送経路の長さを乾燥時間を考慮して決める。
【選択図】図１６

Description

本発明は、記録媒体がロール状態から帯状に搬送、供給されるとともに、記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行う液体噴射記録装置における印写後の被印写面の未乾燥インクによる裏写り防止に関する。

インクジェット印刷が、デジタル制御の電子印刷の分野における優れた製品として認められるようになってきたのは、例えば、その非衝撃性、低騒音性、およびシステムの簡単さのような種々の利点のためである。このため、インクジェット記録装置は、家庭用、オフィス用、およびその他の領域で商業的な成功をおさめてきた。

従来、カラーインクジェット印刷は、ドロップオンデマンド型および連続流型という２つの技術が開発されてきた。両技術とも、提供されるインクの各色について独立したインク供給がなされ、インクは、プリントヘッドに形成された経路を通じて供給される。各経路には、ノズルが備えられており、ここから、インク滴が選択的に押し出されて、記録媒体上に付着させられる。各技術は、印刷に用いられる各色のインクについて別々のインク供給システムを必要とする。通常、減法混色の三原色、すなわち、シアン、イエロー、マゼンタが用いられるのは、これらの色が数百万もの知覚される色の組み合わせを作り出すことが可能であるからである。

ドロップオンデマンド型のインクジェット印刷においては、ピエゾ素子のような加圧アクチュエータ、あるいは熱による気泡の瞬時の膨張力を用いて、インク滴を発生させ、記録媒体上に衝突させる（特許文献１、２、３、４）。ピエゾアクチュエータあるいはヒータを選択的に作動させることにより、インク滴の形成および放出が生じて、このインク滴が、プリントヘッドと記録媒体の間の空間を通過して記録媒体に達する。印刷される画像の形成は、記録媒体とプリントヘッドを相対的に動かしつつ、個々のインク滴の形成を制御することによって実現される。

連続流型のインクジェット印刷においては、インク滴の連続的なストリームを作り出すために、加圧されたインク供給源が用いられる。従来の連続流型のインクジェット記録装置においては、静電帯電装置（electrostatic charging devices）が利用される（特許文献５）。この静電帯電装置は、フィラメント状のインク柱が個々のインク滴に分かれる点の近くに設けられ、インク滴は、帯電させられた上で、電位差が大きい偏向電極によって適切な位置に誘導される。印刷が行われない場合には、インク滴は、インク捕捉機構（ガター）の中に偏向させられて、再利用または廃棄される。印刷が行われる場合には、インク滴を、偏向させないで、そのまま記録媒体に達するようにする。あるいは、偏向させられたインク滴が記録媒体に達するようにする一方で、偏向させられていないインク滴がインク捕捉機構に集められるようにする場合もある。このような連続流型のインクジェット記録装置は、ドロップオンデマンド型の装置と比べて高速であるだけでなく高品質の画像形成が可能であるが、これに採用される静電偏向機構は、製造コストが高く、動作中の故障が比較的に多いという欠点もある。

これに対して最近、新しい連続流型のインクジェット記録装置システムが提案されている（特許文献６）。このシステムは、ノズル孔から噴出するインク柱に、ヒータによって弱い熱パルスを周期的に加えることにより、このインク柱を液滴に分離して、ノズルから間隔をあけた位置において、加えられた熱パルスと同期して複数の液滴を生じさせる。この液滴は、ノズル孔出口近傍のヒータから非対称的に加えられる熱パルスによって、偏向滴／非偏向（直進）滴に分けられる。

その後偏向滴は、その先において、気体流によって飛翔方向を変えられ、回収手段に捕獲され、非偏向（直進）滴は記録媒体に衝突し、印写が行われる。あるいは非偏向（直進）滴が、その先において、気体流によって飛翔方向を変えられ、回収手段に捕獲され、偏向滴が記録媒体に衝突し、印写が行われる構成であってもよい。

前述のようにインクジェット記録装置は、その非衝撃性、低騒音性、およびシステムの簡単さのような種々の利点により、シリアルプリンタとして広く世の中に受け入れられ、家庭用、オフィス用、およびその他の領域で商業的な成功をおさめてきており、今後の研究開発のステージは記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置に移りつつある。その際問題となるのは、印写後の被印写面のインクの乾燥である。

つまり印写物を重ねた際に、未乾燥のインク画像が乱れて画質低下を引き起こしたり、裏写りしたりして、印写物の価値を低下させる問題である。このような記録媒体の被印写幅をカバーするように多数のノズルを配して高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置は、古くから概念的には提案されてきており歴史も長く、例えば本発明者も、加熱領域を印写物の幅より大きくし、加熱能力に余裕を持たせたページプリンタ型の記録装置を提案している（特許文献７、８）。

しかしながら、出力速度（印写スループット）を考慮した液体噴射記録装置に関する提案は未だどこからもなされていない。

本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、記録媒体がロール状態から帯状に搬送、供給されるとともに、印写後にカットされる液体噴射記録装置であって、出力速度（印写スループット）が非常に速く、連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物への記録液体付着（裏写り）を防止した新規な構成の液体噴射記録装置を提案することにある。

また第２の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の記録液体付着（裏写り）を防止するための乾燥手段の構成の具体的な条件の決め方を提案することにある。

さらに第３の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に好適に使用できる液体噴射記録ヘッドユニットを提案することにある。

また第４の目的は、このような記録媒体がロール状態から帯状に搬送、供給される新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の印写後の記録媒体の切断手段を提案することにある。

さらに第５の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の印写後の記録媒体の切断手段の特徴的な構成を提案することにある。

また第６の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の印写後の記録媒体の切断手段の他の特徴的な構成を提案することにある。

さらに第７の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の印写後の記録媒体の切断手段のさらに他の特徴的な構成を提案することにある。

また第８の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に使用され、高速出力を可能ならしめる記録媒体を具体的に提案することにある。

さらに第９の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置に使用され、高速出力を可能ならしめる記録媒体の他の具体的な構成を提案することにある。

また第１０の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置の他のより特徴的な構成を提案することにある。

さらに第１１の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他のより特徴的な構成を提案することにある。

また第１２の目的は、このような新規な構成の高速出力可能な液体噴射記録装置のさらに他のより特徴的な構成を提案することにある。

本発明は前記目的を達成するために第１に、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体をロール状態から帯状に搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の帯状の記録媒体を搬送しながら乾燥させる手段と、乾燥後の記録媒体をカットして１枚ずつにする手段と、カット後の印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、カットして決められた１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記乾燥させる手段は、該乾燥させる手段の搬送経路の長さを乾燥時間を考慮して決めた。

また第２に、上記第１に記載の液体噴射記録装置において、前記印写後の帯状の記録媒体のカット後に１枚分となる印写領域が、１枚分の印写後の乾燥時間より長時間、前記乾燥させる手段の搬送経路中に存在するように前記搬送経路の長さを決めた。

さらに第３に、上記第１もしくは第２に記載の液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であるようにした。

また第４に、上記第１〜第３のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向と垂直に切断する切断手段であるようにした。

さらに第５に、上記第４に記載の液体噴射記録装置において、前記切断手段は、前記帯状の記録媒体の幅方向をカバーする刃渡りを有するカッターであるようにした。

また第６に、上記第１〜第３のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送を止めて、その間に該帯状の記録媒体の搬送方向と垂直にカッターを走査しながら切断する切断手段であるようにした。

さらに第７に、上記第１〜第３のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向をカッターが横切りながら切断する切断手段であり、前記帯状の記録媒体の搬送速度を考慮して最終的に切断された記録媒体が矩形となるように、搬送方向に対して傾斜をつけて前記カッターが横切るようにした。

また第８に、上記第１〜第７のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であるようにした。

さらに第９に、上記第１〜第７のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であるようにした。

また第１０に、上記第９に記載の液体噴射記録装置において、前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与するようにした。

さらに第１１に、上記第１〜第１０のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記乾燥させる手段は、前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流を被印写面に流す手段を含むようにした。

また第１２に、上記第１〜第１１のいずれか１に記載の液体噴射記録装置において、前記乾燥させる手段は、誘電加熱手段を含むようにした。

本発明の効果として上記第１の構成によれば、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体をロール状態から帯状に搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の帯状の記録媒体を搬送しながら乾燥させる手段と、乾燥後の記録媒体をカットして１枚ずつにする手段と、カット後の印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、カットして決められた１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記乾燥させる手段は、該乾燥させる手段の搬送経路の長さを乾燥時間を考慮して決めたので、出力速度（印写スループット）が速い液体噴射記録装置で連続印写出力を行った場合に、先に印写した印写物の印写表面の記録液体未乾燥による次に印写されて排出されてくる印写物の裏面への記録液体付着（裏写り）を防止でき、先に印写した印写物の印写品質を低下させたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面を汚したりするということが皆無となった。

上記第２の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記印写後の帯状の記録媒体のカット後に１枚分となる印写領域が、１枚分の印写後の乾燥時間より長時間、前記乾燥させる手段の搬送経路中に存在するように前記搬送経路の長さを決めたので、高速で連続印写を行っても、搬送時に被印写面を確実に乾燥させることができるため、先に印写した印写物の印写品質を低下させたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面を汚したりするということが皆無となった。

上記第３の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であるようにしたので、高速印写、高速かつ大量スループットが可能な新規な原理の液体噴射記録装置で、高速で連続印写を行っても、搬送時に被印写面を確実に乾燥させることができるため、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第４の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向と垂直に切断する切断手段であるようにしたので、切断後に矩形の印写乾燥後記録媒体とすることができた。

上記第５の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記切断手段は、前記帯状の記録媒体の幅方向をカバーする刃渡りを有するカッターであるようにしたので、高速印写、高速かつ大量スループットが可能な液体噴射記録装置で高速で連続印写を行っても、印写乾燥後記録媒体を瞬時に切断でき、本発明の液体噴射記録装置の印写能力を妨げることなく、高速かつ大量スループットが可能となった。

上記第６の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送を止めて、その間に該帯状の記録媒体の搬送方向と垂直にカッターを走査しながら切断する切断手段であるようにしたので、切断後の印写乾燥後記録媒体を確実に矩形とすることができた。

上記第７の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向をカッターが横切りながら切断する切断手段であり、前記帯状の記録媒体の搬送速度を考慮して最終的に切断された記録媒体が矩形となるように、搬送方向に対して傾斜をつけて前記カッターが横切るようにしたので、印写乾燥後記録媒体の搬送を止めずに切断を行えるため、高速スループットが可能となるとともに、切断後の印写乾燥後記録媒体も矩形とすることができた。

上記第８の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であるようにしたので、記録液体が瞬時にコートされた微粒子材料中に浸透し、必要以上に画素が広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体が瞬時にコートされた微粒子材料中に浸透し、乾燥が速いので、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第９の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であるようにしたので、記録液体付着後すぐに固化し、必要以上に画素が広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体がすぐに乾燥、固化するため、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第１０の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与するようにしたので、色々な種類の記録媒体を使用してもその表面に記録液体固化材料を付与してから印写を行うため、記録媒体の種類にそれほど影響されなく、画素があまり広がらず、高画質印写を行うことができるようになった。また記録液体がすぐに乾燥、固化するため、本発明のように高速で連続印写を行っても、先に印写した印写物の記録液体未乾燥による印写品質を低下を招いたり、次に印写されて排出されてくる印写物の裏面に未乾燥の記録液体が付着して汚したりするということが皆無となった。

上記第１１の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記乾燥させる手段は、前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流を被印写面に流す手段を含むようにしたので、印写後の記録媒体をより効果的に乾燥させることができるようになった。

上記第１２の構成によれば、このような液体噴射記録装置において、前記乾燥させる手段は、誘電加熱手段を含むようにしたので、印写後の記録媒体をさらにより効果的に乾燥させることができるようになった。

本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の模式図ならびに概略ブロック図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによる印写原理を説明するための断面図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドに使用されるインク噴射ノズル及びその周辺のヒータを示す図である。上記インク噴射ノズルをアレイ状に配列した図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴形成原理を説明する図である。上記インク液滴形成を行うための熱パルス駆動例ならびに偏向インク液滴形成のための熱パルス駆動例を示す図である。上記偏向インク液滴形成のための熱パルス駆動例に対応して偏向する例を示す図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れを示す図である。本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置によって、インク液滴が印写に使用されたり、回収されたりする原理を説明する図である．本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れの他の例を示す図である。本発明に係る連続流型マルチノズルインクジェット記録装置によって、インク液滴が印写に使用されたり、回収されたりする他の原理を説明する図である．本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドによるインク液滴に作用させる気体流の流れのさらに他の例を示す図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドの気体噴射ノズル開口近傍の様子を説明する図である。本発明に係る連続流型液体噴射プリントヘッドの気体噴射ノズル開口およびインク噴射ノズル開口を共通の手段によって非印写時に記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽する例を示す図である。上記共通の手段に加えてさらにインク噴射ノズル開口の目詰まり防止をより完全に行うための構成を示す図である。本発明に係る高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置を利用して実際に印写するシステムを示す図である。上記印写システムで記録媒体が搬送される様子を説明する図である。本発明に係る印写システムで印写された帯状の記録媒体を示す図である。上記記録媒体を切断して１枚ずつのカット紙状態になった様子を示す図である。本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段の構造を説明する図である。本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段のソータトレイの動作を説明する図である。本発明に係る印写システムの印写後記録媒体保管手段のソータトレイの動作によって印写後記録媒体が保持される様子、および乾燥後に保管される様子を説明する図である。本発明に係る印写システムで印写された帯状の記録媒体に、搬送方向に傾斜をつけて横切るような速度ベクトルＢを持つようにカッターを走査させる例を示す図である。搬送の速度ベクトルＡと搬送方向に傾斜をつけて横切るようなカッターの速度ベクトルＢとの合成により、結果として矩形の１枚ずつのカット紙状態が得られる様子を示す図である。本発明に係る印写システムで印写された帯状の記録媒体に、搬送方向に対して傾斜角度θをつけて横切るようにカッターを走査させる例を示す図である。上記印写システムで記録媒体を乾燥させる手段の他の例を説明する図である。

本発明は従来より広く世の中に普及しているいわゆるシリアルプリンタ型のインクジェット記録装置ではなく、印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有するような液体噴射記録ヘッドユニットを固定し、その印写部分に記録媒体を搬送して印写を行ういわゆるページプリンタ型のインクジェット記録装置である。その代表例としてここでは、連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の例を挙げて説明する。以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１は本発明における連続流型マルチノズルインクジェット記録装置構成の１例を模式的に示している。図中、１０は連続流型液体噴射プリントヘッド、２５０は印写後記録媒体搬送ローラ、２５２は印写前記録媒体搬送ローラ、３００は記録媒体、４００はコントローラ、４１０はインプットされるデータ、４１２はプリントヘッドドライブ回路、４１４は記録媒体搬送制御回路、４１６はインク回収／再利用ユニット、４１８はインク供給ユニット、４２０は気体流加圧ユニット、４２２は気体流加圧制御回路、４２４はインク供給制御回路を示している。

この例では、連続流型液体噴射プリントヘッド１０は記録媒体３００の被記録幅をカバーする印写能力を有するように被記録幅方向に多数のノズルを有するものとし、連続流型液体噴射プリントヘッド１０は固定し、記録媒体３００をＶｐで示した矢印方向に搬送移動させることによって高速の印写を行うようにしたものである。

図２は、本発明の連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の原理を説明するためにプリントヘッドの断面図を示したものである。図中、１０は連続流型液体噴射プリントヘッド、１１はプリントヘッドバックプレート、１２はプリントヘッド液室マニホールド、１４はノズルプレート、２４はプリントヘッド支持体、４２はインク流入口、５０はノズル開口、６０は加圧インク、８７は回収インク、９０は加圧気体流、９１は気体供給マニホールド、９２は気体供給路、９３は気体噴射ノズルプレート、９４は気体噴射ノズル開口、９５は加圧気体流入口、９６は気体流、９７は気体供給マニホールドカバー、９８は気体流供給ユニット、１２６は気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴、２００はインク回収手段、２０２はインク回収路、２０４は多孔質部材、２０６はガター、２０８はインク回収吸引部、２１０は吸引された空気流、２１２はインク及び気体流吸引スロット、２２０はインク吸引マニホールド、３００は記録媒体を示している。この図は断面図であるため、実際の構成においては、ノズル開口５０がこの図の奥行き方向（紙面に対して垂直方向）に複数個配列されている。

この例では、インク流入口４２からプリントヘッド液室マニホールド１２内に導入された加圧インク６０は、ノズル開口５０より噴出し、後述する手段によりインク滴に分裂し、Ｖｄの速度で飛翔する。このインク滴は、そのまま直進すると前方にある記録媒体３００に衝突し、印写画像となる。

一方、直進しないで後述する手段によって、図の垂直方向（ノズル開口５０が複数個配列されている方向）に偏向させられたインク滴は、気体噴射ノズル開口９４からＶｇの速度で噴出される気体流９６により、図の下方にさらに方向を変えるように作用を受け、インク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６に捕獲、回収され、それが溜まったものが図の回収インク８７である。

ここで、印写に使用されない偏向させられたインク滴は、気体噴射ノズル開口９４からＶｇの速度で噴出される気体流９６によりさらに方向を変えて、インク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６の方向に向かうが、本発明のインク回収吸引部２０８では、吸引された空気流２１０を流す（吸引する）ことによって、より確実にインク回収を行うようにしている。

ここでインク液滴噴射のための条件を示す。本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置においては、加圧インク６０は、０．２ＭＰａ〜１ＭＰａの圧力でノズル開口５０より噴出し、飛翔時のインク液滴の速度は、Ｖｄ＝１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとされる。この圧力ならびに速度は、後述する熱パルスを加える周波数および１滴のインク液滴の直径Ｄにも関連し、一般にλｄ／Ｄ＝４〜６となるように定めることによって良好な均一インク液滴が得られる。

図３は、本発明の１つのノズル開口５０およびその周辺を正面（図２の右側）から見た図であり、図中、２８はノズル右側ヒータ下アドレス電極、２９はノズル左側ヒータ下アドレス電極、３０はノズル左側ヒータ、３６はノズル左側ヒータ上アドレス電極、３７はノズル右側ヒータ上アドレス電極、３８はノズル右側ヒータ、５０はノズル開口である。図４はこのノズル開口５０がＳｄｎの間隔で複数個配列した例である。間隔Ｓｄｎは、最終的な印写密度に関連し、例えば、４２．３μｍ〜１０．６μｍ（印写密度６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ相当に対応）とされ、それに対応した開口サイズＤｄは、φ２３μｍ〜φ５μｍとされる。なおこの部分の奥行き（ノズル部厚さ）は、２０μｍ〜５μｍとされる。

このようなノズル開口５０が複数個配列されたいわゆるマルチノズルプレートは、インク流入部となる共通のスロットから個別のノズル先端部分までＳｉ基板等を利用し、異方性エッチング、等方性エッチング、湿式エッチング、ドライエッチング等の半導体プロセス技術を組み合わせて製作することができる。

また、ノズル開口出口部分の周辺に形成される上記ヒータやそれに接続されるアドレス電極も、蒸着、スパッタリング等の薄膜形成技術ならびにフォトリソ、エッチング技術を組み合わせて、窒化Ｔａ、硼化Ｈｆ等の発熱材料による薄膜構造のヒータ／Ａｌ等の電極パターンとして形成できる。なお、最終的に形成されたノズル開口のインクの通り道や、ヒータ／電極表面は、インクに腐食されないようにするため、Ｓｉ酸化物やＳｉ窒化物の薄膜によって保護される。

図５は本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置の噴射ヘッドによってインク液滴を形成する原理を示したものであり、（ａ）は自然粒子化の状態、（ｂ）は熱刺激を与えて粒子化を行った場合を示している。図中、１４はノズルプレート、３０はノズル左側ヒータ、３８はノズル右側ヒータ、５０はノズル開口、６０は加圧インク、６２はインク柱、６４はインク柱の自然表面波、６６は自然粒子化による不均一インク滴、７０はインク柱の熱刺激後の表面波、７６は熱刺激を受けたインク柱切断位置（ＢＯＬｏはその時のインク柱切断長さ）、７７は自然粒子化時のインク柱切断位置（ＢＯＬｎはその時のインク柱切断長さ）、８０は熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴である。

図６はノズル開口５０近傍のノズル左側ヒータ３０およびノズル右側ヒータ３８への駆動電圧パルスを加える方法を模式的に示したものである。図中ＰＯＷＥＲと示しているものは、便宜的に駆動電圧と理解されたい。図７はそれに対応したインク柱ならびにインク滴の偏向の様子を示したものであり、図中、１２０は直進インク、１２２はノズル左側ヒータ３０側に偏向させられるインク滴、１２４はノズル右側ヒータ３８側に偏向させられるインク滴を示している。

図６（ａ）は左右のヒータ３０、３８それぞれに同じ駆動パルスを与えたものであり、左右でインク柱の対称性はくずれることなく、熱刺激によって図５（ｂ）の状態を作り出す。すなわち、図５（ａ）の自然粒子化のような不安定な状態ではなく、インク柱表面に定在波ができ、均一インク滴８０が形成される。そしてそのインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれず直進する。

この時の駆動パルスは、１００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ程度の頻度で加えられ、１パルスあたりの加熱エネルギーは０．１μＪ〜１０μＪとされ、この熱駆動パルスの頻度に対応してインク液滴が形成される。つまり１ノズルあたり、１秒間に１×１０５〜３×１０５個のインク液滴が形成できる。

図６（ｂ）はノズル右側ヒータ３８に通常のエネルギーパルスＰｓより高いエネルギーパルスＰｄを加えている。これによりインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれ、図７（ａ）に示すように、ノズル左側ヒータ３０側に偏向させられる（１２２）。

図６（ｃ）はノズル左側ヒータ３０に通常のエネルギーパルスＰｓより高いエネルギーパルスＰｄを加えている。これによりインク柱ならびにインク滴は、左右の対称性がくずれ、図７（ｂ）に示すように、ノズル右側ヒータ３８側に偏向させられる（１２４）。

本発明においては上記のように、選択的に直進インク滴、偏向インク滴を形成できるが、次にこの直進インク滴および偏向インク滴を、印写滴および非印写滴とする手段について説明する。

図８は、図２を右側から見た状態の複数のノズル開口およびヒータならびに、気体噴射ノズル開口９４から気体流９６が噴出している様子を示している。なおインク柱及びインク滴は省略して示していない。

図のノズル開口から噴射されたインク柱は、上記説明のように熱刺激により、直進インク滴となったり、偏向インク滴となったりする。今ここで、偏向インク滴は飛行中に図８に示す気体流９６の中を通る。それにより、偏向インク滴はさらに、図８のＶｇ方向に方向を曲げられ、図２に示したインク及び気体流吸引スロット２１２、あるいはその先のガター２０６の方向に向かい、非印写滴、すなわち回収インクとなる。
一方、直進インク滴は、気体流９６から外れたところを直進するので、気体流９６の作用を受けることなくそのまま直進し、図２に示したガター２０６の上方を、ガター部材に接触しないように飛翔し、記録媒体３００に衝突し、印写滴として使用され、印写が行われる。

以上の様子を図２を上から見下ろす状態で示したものが図９である。図中、８２（黒丸）は直進インク滴（印写滴）、８４（白抜け丸）は熱効果によって偏向させられたインク滴、８６は熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴を示している。なおこの例は、非印写滴は全て左側へ偏向させ（８４）、それを気体流９６によってガター２０６へ落として回収する場合を示している。

図１０は本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置の他の例である。図８の場合は、ノズル開口５０に対して気体噴射ノズル開口９４を１対１に対応して設けていたが、図１０の例は、気体噴射ノズル開口９４は、ノズル開口５０に対して１個おきに配置している。

前述のように本発明においては、左右のヒータにより、インク柱の対称性をどちらにもくずし、そして偏向させることができるため、この例のように例えば、ノズル開口５０ｊのインク柱およびインク滴をノズル右側ヒータ３８ｊ側に偏向させ、ノズル開口５０ｊ＋１のインク柱およびインク滴をノズル左側ヒータ３８ｊ＋１側に偏向させれば、両者のインク滴は両インク滴列の間に作用させることのできる共通の気体噴射ノズル開口９４（図１０の中央の気体噴射ノズル開口）から噴出される気体流９６（図１０の中央の気体流）によって、ガター２０６へ落として回収することができる。
この場合の様子を図９にならって図２を上から見下ろす状態で示したものが図１１である。図中、８２（黒丸）は直進インク滴（印写滴）、８４（白抜け丸）は熱効果によって偏向させられたインク滴、８６は熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴を示している。なおこの例は、図９の場合と違って、非印写滴は左側あるいは右側へ偏向させられ（８４）、それを２本のインク滴列に共通に対応する１つの気体流９６によってガター２０６へ落として回収するようにしている。

図１２に示すのはさらに別の例である。この場合、ノズル開口５０に対して気体噴射ノズル開口９４を１対１に対応して設けるとともに、図８と違って、各ノズル（５０ｊ−１、５０ｊ、５０ｊ＋１、５０ｊ＋２、５０ｊ＋３等）から直進するインク滴列の真上に対応する位置に、気体噴射ノズル開口９４が配置されている（図８の場合は、各直進するインク滴列から半ピッチずれて、熱刺激によって偏向させられたインク滴の通り道の真上に対応する位置に、気体噴射ノズル開口９４が配置されている）。

この場合は、直進インク滴が、気体流９６によってガター方向に偏向させられ、回収されるとともに、熱刺激によって偏向させられるインク滴が気体流９６の作用を受けることなく飛翔し、ガター２０６を飛び越えて記録媒体３００に衝突し、印写滴として使用され、印写が行われる。

さらに他の例を説明する。以上の３例はいずれも、図６におけるヒータ駆動波形のパルス幅を一定にして図５（ｂ）のように、熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴８０を形成して、その均一インク滴８０を印写滴として使用したり、ガター２０６へ回収したりする例である。

これらの例とは違って、例えば図６のヒータ駆動波形のパルス幅あるいはそのパルス間隔を変えることにより、インク柱からインク液滴に切断されるインクの質量を変える、すなわちインク液滴の大きさ（質量）が異なるようにした複数のインク液滴を形成し、この大小、大きさの異なるインク液滴に気体流を当てることによってインク液滴を偏向させ、印写を行うことも可能である。すなわち、質量の小さいインク液滴は、気体流の影響を受けて大きく偏向し、質量の大きいインク液滴は、気体流の影響を受けにくく、あまり大きく偏向することなくほぼ直進状態を保つことができる。よって、小さいインク液滴は偏向させてガターへ回収するとともに、大きいインク液滴を被記録体３００に衝突させて記録を行うことができる。

なおここで、質量の大きいインク液滴がほぼ直進状態を保つことができると記載したが、インク柱それ自身も、気体流の影響を少しは受けるので、微視的には偏向させられている。つまりこの例では、熱刺激によってインク柱は偏向させないが、気体流によって、インク柱は微視的には偏向させられている。

この場合、流す気体流は前述の３例の場合と同様に、ノズル開口５０に対応した気体噴射ノズル開口９４から流すことができる。一方で、この例の場合は、インク液滴の質量の大小で、気体流から受ける偏向量を変えるので、全てのインク液滴に共通の気体流を当てても、インク液滴の質量の大小で偏向量制御ができ、大きいインク液滴はほぼ直進させて印写に使用し、小さいインク液滴は大きく偏向させてガター回収させるという使い分けができる。よって、独立した気体噴射ノズル開口９４としなくても、共通のスリット状の開口から、全てのインク滴に共通の気体流を当てるようにしてもよい。

以上、本発明による新規な連続流型マルチノズルインクジェット記録装置の印写の原理を４つの例を挙げて説明したが、次に本発明にさらに特徴的な構成について説明する。

本発明では上記いずれの原理であっても、印写滴／非印写滴（回収インク滴）を決定付ける重要な要素は、インク柱の対称性をくずすヒータによる加熱と、あるいは半ば強制的にガター２０６方向にインク滴を落とすように作用させる気体流９６である。

とりわけ気体流９６は、高精度に流れるようにし、印写に使用するインク滴の飛翔を妨げることなく、かつ非印写滴に確実に当たるように流す必要がある。

よって本発明で使用される気体噴射ノズル開口９４は、インクを噴射するノズル開口５０と同等なサイズで、かつ同等な精度で加工されたノズル形状とされる。よってこのような気体噴射ノズル開口９４も、前述のようなインク噴射ノズルのノズル開口５０をアレイ化したいわゆるマルチノズルプレートと製作と同様の技術によってＳｉ基板等で製作することができる。そしてその大きさも前述の印写密度６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ相当を考慮した場合、開口サイズＤｇは、φ２５μｍ〜φ８μｍとされる。なおこの部分の奥行き（ノズル部厚さ）は、３０μｍ〜５μｍとされる。このような気体噴射ノズル開口９４は、インク噴射ノズルのノズル開口５０を複数個アレイ化して配列されているのと同様に、ノズル開口５０のアレイ列と平行となる方向に複数個配列された構成をとる。

さらに重要なことは、高精度な形状を形成した後、安定して非印写滴に確実に当たるように気体を流すようにすることである。前述のように本発明の連続流型のインクジェット記録装置は、インク滴形成頻度が高く、高速印写、高速スループット、大量印刷に適した方式であるため、紙等に代表される記録媒体が高速に搬送され、紙のセルロース、コート材である炭酸カルシウム等の微粒子紛等の紙紛が絶えず舞っている状況において使用される。また、これら紙等の記録媒体から発生するセルロース、微粒子紛等の紙紛の他に、空気中には繊維状の異物や、粒子状の異物等が浮遊していて、本発明のような微細気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着しては、気体流の良好な噴射を乱す原因になる。

またこの領域は、微小なインク滴が常時飛翔している領域であり、インク中の水分が周囲の環境湿度を高めていることもあり、これらの異物がより凝集して大きくなりやすく、また気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着し易い状況を作り出している。

図１３は、図２に示した気体噴射ノズル開口の近傍を拡大表示したものである。図中、９４は気体噴射ノズル開口、１００はセルロース、１０１は微粒子紛、１０２は繊維状の異物、１０３は粒子状の異物を模式的に示している。なおこれらは単独で浮遊していたり、互いに凝集して浮遊していたり、あるいは気体噴射ノズル開口９４の周辺に付着していたりする。

このように気体噴射ノズル開口９４の周辺に異物が付着して気体流の良好な噴射を乱した場合、気体流が的確にインク液滴に当たらず、非印写滴（回収インク）とすることができない場合、その不要なインク滴が記録媒体３００に衝突、付着して、画質低下を引き起こす。

あるいは気体流の流れる方向が乱れ、その気体流が印写滴が良好に飛翔するのを妨げるように作用し、画質低下を引き起こすこともある。

さらには気体噴射ノズル開口９４の開口そのものを完全閉塞にいたらしめ、気体流を噴射することすらできない状態を引き起こすこともある。そのような場合当然ではあるが、劣悪な画質になる。

このような気体噴射ノズル開口９４は、常時そこから気体流が噴出していれば、このような異物が付着して、閉塞にいたらしめることは少ないと考えられるが、印写作業を停止して、気体流の噴出も停止している場合には、気体噴射ノズル開口９４の開口部に異物が容易に付着する。

本発明はこのような状況を克服すべく、非印写時に気体噴射ノズル開口９４を記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにしている。なお、独立した気体噴射ノズル開口９４ではなく、前述のように共通のスリット状の開口の場合であっても、程度の差はあれ、異物付着の問題は発生するので、以下に説明する気体噴射ノズルキャップ手段１１０は同様に適用され、またその効果もある。

図１４はその１例である。この例では複数個配列された気体噴射ノズル開口９４と、同様に複数個配列されたインク噴射ノズルのノズル開口５０とを同時に、耐薬品性の強いフッ素ゴム等よりなる気密維持弾性部材１１５を介して気体噴射ノズル／インク噴射ノズル共通キャップ手段１１４によって、セルロース、微粒子紛等の紙紛や、繊維状あるいは粒子状の異物等が浮遊している記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにしたものである。

図１５はさらに別の例であり、この例は図１４の構成に加えて、インク噴射ノズルキャップ手段１１２をさらに設けて、インク噴射ノズルのノズル開口５０の目詰まり防止をより完全にしようというものである。

以上、気体噴射ノズル開口９４の近傍を、記録媒体の周辺雰囲気から遮蔽するようにして、気体流９６が高精度に流れるようにするための構成を説明したが、次に本発明に好適に適用される連続流型インクジェット記録装置に使用されるインクについて簡単に補足する。本発明に使用されるインクは、従来より知られている各種インクジェット用インクをそのまま使用することができる。

インクは通常、液媒体と印写像を形成する記録剤及び所望の特性を得るために添加される添加剤より構成され、液媒体及び添加剤の種類及び組成比を適宜選択しながら、その粘度が５×１０―⁴〜３×１０^-2Ｐａ・ｓ（２０℃）、表面張力が１×１０^-2〜６×１０^-2Ｎ／ｍ（２０℃）となるようなものとすれば、本発明のインク液滴形成の条件がほぼ満たされる。

本発明の連続流型のインクジェット記録装置は、従来の静電帯電装置（electrostatic charging devices）を用いる連続流型のインクジェット記録装置とはそのインク液滴形成の原理、あるいは偏向飛翔させる原理が異なるため、水溶性であったり、インクの導電性が必要であったりという制約はない。つまり、前述の粘度、あるいは表面張力を満たすものであれば、水性、非水性、溶解性、導電性、絶縁性のいずれのインクも好適に使用できる。

また紫外線硬化反応開始剤を入れた、いわゆるＵＶインク（紫外線硬化型インク）として知られるインクも好適に使用できる。このインクの場合、後述するような紫外線（ＵＶ）照射により、インクを瞬時に硬化させることができるので、本発明のように高速スループット能力を有する装置にとっては、好ましいインクである。

また、記録剤も所望の記録濃度が得られるように、インク中において、０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内とすれば、染料、顔料いずれも使用することができる。

なお以上は、高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置の代表例として連続流型マルチノズルインクジェット記録装置を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの方式に限定されるものではない。先に特許文献１、２、３、４としてあげたドロップオンデマンド型のインクジェット記録装置においても同様に、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを配した液体噴射記録ヘッドユニットを構成することができ、そのヘッドユニットを固定し、その印写部分に記録媒体を搬送して印写を行うページプリンタ型のインクジェット記録装置も、連続流型ほど高速ではないが、やはり高速に印写出力を行うことが可能であり、本発明に好適に適用されるものである。

次に本発明のより特徴的な点について説明する。図１６、図１７は前述のような高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置を利用して実際に印写するシステムの１例を示したものである。

図中、３０１は印写手段、３０２は搬送手段、３１０は印写後記録媒体保管手段を示している。印写手段３０１は、例えば図２に示した連続流型液体噴射プリントヘッド１０のような原理の噴射ヘッドで記録媒体３００の印写幅をカバーするように２０００〜１２０００個のノズル配列を行ったり、あるいは小型の連続流型液体噴射プリントヘッド１０を複数個配列して、記録媒体３００の印写幅をカバーするようにしてそのような数のノズル数が得られるようにし、印写ヘッドユニットは固定し、記録媒体を移動させて印写を行うようにしたものである。前述のようにドロップオンデマンド型のインクジェット原理の液体噴射プリントヘッドによって構成された印写ヘッドユニットであってもよい。

通常そのような印写ヘッドユニットは、イエロー、マゼンタ、シアンならびにブラックの４色を噴射するように、４セット設けられる。あるいはより高画質印写を狙って、マゼンタやシアンの濃いインクあるいは淡いインクを追加したり、必要に応じて他の色のインクを噴射するように印写ヘッドユニットは増やしたりすることも行われ、インクの数に応じて６セット〜１０セットとすることもある。

印写された記録媒体３００（図１７の一点差線で示す）は、切断前搬送ローラ３０４および切断後搬送ローラ３０５で駆動され、図中の矢印方向に移動する搬送ベルト３０３によって搬送される帯状の連続体の状態で搬送される。途中、乾燥手段３０６によって乾燥させられたり、カット手段３０９によって、帯状の連続体の状態から１枚ずつのカットされた状態となる。

なお、乾燥手段３０６としてヒータ３０７とファン３０８の組み合わせによる温風を印写されたインク表面に送風する例を示したが、必ずしもこの手段に限定されるものではなく、熱輻射を利用したり、誘電加熱を利用するものであってもよい。また乾燥手段３０６の配置位置も図のようにカット手段３０９によって切断される前の位置に限定されるものではなく、切断の前後に置いてもよい。あるいはカット手段３０９も含めた搬送手段３０２全体を覆うようなカバー構成とし、このカバー内全体に高温空気を流し、高温雰囲気とした乾燥手段としてもよい。

さらに、前述のようにＵＶインク（紫外線硬化型インク）を使用する場合には、乾燥手段３０６として、発光波長ピークが３５０〜４２０ｎｍであり、かつ、前記被記録媒体表面での最高照度が１０〜１，０００ｍＷ／ｃｍ²となる紫外線を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ）あるいはレーザーダイオード（ＬＤ）等の紫外線（ＵＶ）照射光源を使用して、インクを瞬時に硬化させることができる。また、紫外ＬＥＤ及び紫外ＬＤを使用することもできる。

さらに他の活性エネルギー源としては、水銀ランプやメタルハライドランプ、ガス・固体レーザー等を用いてもよい。

これらの乾燥手段、硬化手段は単独で使用するのみならず、複数個あるいは複数種類の手段を組み合わせて、より効果的に、すばやくインク乾燥させることが望ましい。

また搬送手段３０２は、図のような一方向に搬送される構成に限定されるものではなく、乾燥が充分に行えるように、搬送時間あるいは搬送距離を長くして搬送経路を折り返したり、曲げたりしてもよい。この点に関しては、乾燥手段３０６の加熱能力、加熱方式、設置場所、加熱手段の数等と、搬送時間あるいは搬送距離は、印写面のインクの乾燥を考慮して、後述するように、印写後の記録媒体３００の印写面のインクが乾き、互いに接触させても、裏写りなどが起きない状態になる程度に乾燥するような乾燥時間が確保できるように決められる。こうすることにより、印写後の記録媒体３００が、互いに接触して（空気層がない状態で）積層保管しても、上の記録媒体３００の裏面に下の記録媒体３００の印写面の未乾燥インクによる裏写りが生じたり、未乾燥インク画像が積層される他の記録媒体３００に接触して劣悪な画質となることはない。

カット手段３０９は図では矢印方向（上下）にカッターが移動する例で示したが、この場合は、帯状の記録媒体３００の幅方向をカバーする刃渡りを有するカッターを上下に移動させて搬送方向と垂直に切断する例である。

しかしながら必ずしもこのようにして切断しなければならないということではなく、帯状の記録媒体３００の搬送を一時的に止め、その間に帯状の記録媒体３００の搬送方向と垂直にナイフ状のカッターを走査させて切断してもよい。これに関しては後述する。

図１８、図１９に切断前後の記録媒体３００を示した。印写手段３０１から図１８に示したような例えば幅２９７ｍｍの連続帯状で印刷されて出てきて、搬送ベルト３０３によって搬送される途中で、カット手段３０９によって図１９に示すように、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の印刷物にカットされる様子を模式的に示したものである。

図２０（ａ）、（ｂ）は、印写後記録媒体保管手段３１０の構造を示している。通常は印写、乾燥後の記録媒体３００は収容トレイ３１３に積層保管される。

印写、乾燥後ソートされる場合にはソータトレイ３１７方向に送られるが，その部分は、搬送手段３０２から搬送されてきた１枚ずつにカットされた印写後の記録媒体３００が、印写後記録媒体保管手段３１０に搬送されたことを検出する、例えば、フォトインタ−ラプタから構成される入ロセンサ３１１と、記録媒体３００をソータトレイ３１７方向へ搬送する保管手段搬送ローラ３１２と、記録媒体３００をソータトレイ３１７方向へ或いは収容トレイ３１３方向へ切り換えて排出する切換ガイド板３１４と、該切換ガイド板３１４近傍に設けられた出口センサ（発光）３１５ａ、トレイセンサ（発光）３１６ａと、該センサ３１５ａ、３１６ａに対向して印写後記録媒体保管手段３１０の上部に設けられた出口センサ（受光）３１５ｂ、トレイセンサ（受光）３１６ｂと、ソータトレイ３１７の数（ここでは１０）に対応した数だけ設置され、各ソータトレイ３１７の入口まで従動ガイド板３１８に沿って記録媒体３００を把持した状態で搬送する従動コロ３１９と、排出ロ−ラ３２０とから構成されている。さらに図２０（ｂ）に示すように、矢印で示した記録媒体進行方向、即ち下方向から搬送されてきた記録媒体３００を所望のソータトレイ３１７に対して排出するために変移する偏向爪３２１とを有する。

図２１および図２２は、印写後記録媒体保管手段３１０のソータトレイ３１７の動作を説明するための図である。図２１（ａ）は、上記説明のように、１枚ずつカットされた印写、乾燥後の記録媒体３００がソータトレイ３１７に保管された状態を上から見下ろした状態の図である。この例ではソータトレイ３１７が１０段として説明しているので、印写、乾燥後の記録媒体３００も、１０枚である。

ソータトレイ３１７は、図２１（ｂ）に示すように、記録媒体３００を積層、保持する支持するアームが必要に応じて矢印方向に移動させることができるようになっている。図２１（ａ）、（ｂ）の状態は、両アームの間隔が狭く、記録媒体３００を支持できる状態である。図２１（ｃ）の状態は、両アームの間隔を広くし、記録媒体３００の保持をはずした状態であり、この場合、支持されていた１０枚の記録媒体３００は、下にある収容トレイ３１３に落ちるようになっている。

図２２でより詳しく説明する。偏向爪３２１で各ソータトレイ３１７のそれぞれに振り分けられて保管されたカットされた印写、乾燥後の記録媒体３００は、図２２（ａ）に示すように、各ソータトレイ３１７によって保管される。図２２は、図２１に示したソータトレイ３１７を左側からみた図を模式的に示したものであり、図を描く都合上、寸法（縮尺）は一致していない（ただし、段数は図２０と同じ１０段である）。印写動作終了後、各ソータトレイ３１７に保管された記録媒体３００は、図２２（ｂ）に示すように、ソータトレイ３１７の両アームの間隔を広げ、１０枚の記録媒体３００は、下にある収容トレイ３１３に落ちるようになる。

次に本発明のより特徴的な点について説明する。前述のように本発明は高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置である。

例えば、本発明に適用される液体噴射記録ヘッドユニットは、前述のような連続流型マルチノズルインクジェット記録装置にしろ、ドロップオンデマンド型のインクジェット記録装置にしろ、インク噴射ノズルを記録媒体の被印写幅をカバーする数だけ配置し、液体噴射記録ヘッドユニットを固定し、記録媒体を搬送させて印写するといった構成をとる場合、Ａ４サイズ換算で、少なく見積もっても１分間に５０枚程度、多く見積もった場合最大１分間に３０００枚程度印写することが可能である。言い換えるならば、その程度の枚数の記録媒体をインク滴で埋め尽くすインク滴形成能力（１個のノズルのインク滴形成頻度×ノズル数）があるということである。

なおここでいう枚数は、Ａ４サイズ換算ということであり、実際にＡ４サイズのカット紙状態の枚数がＡ４サイズで最大３０００枚得られるということではなく、図１８のようなカット前の帯状記録媒体でそれだけの印写能力を有するという意味であり、実際にカット紙状態になった場合、カット手段３０９で切断するプロセスがあるため、１分間あたり得られる印写枚数はそれより少なくなる。

ここで解決しなければならない問題として挙げられるのは、印写速度が速いため、印写後のインク乾燥がそれに追いつかないという点である。例えば図１６、図１７で示したページプリンタ型の記録装置を利用して実際に印写するシステムの場合、印写後記録媒体保管手段３１０の収容トレイ３１３に印写された記録媒体が次から次へと積層された時に、印写面のインクが未乾燥の状態では上に積層される記録媒体の裏面に未乾燥インクが付着して裏写り不良となったり、未乾燥状態の印写面に記録媒体が接触することによる画質劣化が生じたりする。

これらは充分に乾燥がすんでから次の印写が行われ、乾燥後の記録媒体を重ね合せるのであれば何ら問題として挙がらない。しかしながら本発明は前述のように、高速に印写出力を行う能力を有するページプリンタ型の記録装置であり、この高速印写出力の能力を犠牲にして、未乾燥インクが乾燥するのを待って次の印写を行う、つまり低速印写出力を行うのはもったいない話である。

本発明ではこの点に鑑み、記録媒体３００のカット後１枚分に相当する領域を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するような、高速に印写出力を行うページプリンタ型の記録装置において、印写手段３０１によって印写された印写後の記録媒体３００を、その搬送手段３０２で搬送される間に乾燥手段３０６によって充分に乾燥させることができるようにその搬送経路を長くしている。その長さは、乾燥時間を考慮して、充分に乾燥されるまで、つまり乾燥時間より長時間、搬送経路中に存在するようにして決められた長さである。

別の表現をするならば、印写後の記録媒体３００のカットされた場合の１枚分の乾燥時間を考慮して、印写面が乾燥状態になるまで収容トレイ３１３に行かないで、搬送経路中に存在し、乾燥されるように、搬送経路の長さおよび乾燥手段３０６の加熱能力が決められる。ここでこの加熱能力とは、図１６、図１７に示した乾燥手段３０６の１個の能力のことだけを指すのではなく、乾燥手段３０６を複数個搬送経路の各所に配置した場合には、トータルの加熱能力を意味している。

次に、本発明の他の特徴について説明する。前述のように本発明においては、高速印写の能力を無駄にしないように、記録媒体３００は帯状の連続体として搬送されて印写される。その後カット紙状態とするためにカットされるが、前述のように帯状の記録媒体３００の搬送を一時的に止め、その間に帯状の記録媒体３００の搬送方向と垂直にナイフ状のカッターを走査させて切断する方法の他に、ここでは帯状の記録媒体３００の搬送を一時的に止めることなく切断する方法を説明する。

本発明では最終的には図１９に示したような、カット紙状態の印写後記録媒体３００とされる。このようなカット紙状態の印写後記録媒体３００は、前述のように帯状の記録媒体３００の搬送を一時的に止め、その間に切断すれば、何ら問題なく矩形状のカット紙状態の印写後記録媒体３００が得られる。しかしながらより高速の印写スループットを得るためには、帯状の記録媒体３００の搬送を止めることなく、切断する方法が望まれる。

本発明においてはその点に鑑み、切断時も帯状の記録媒体３００の搬送を止めることなく切断する方法を提案するものである。図２３はその説明図である。

例えば、図１７で示したページプリンタ型の記録装置の印写手段３０１より、搬送手段３０２によって搬送の速度ベクトルＡを有して流れてくる印写後記録媒体３００は、乾燥後、帯状の記録媒体３００の搬送方向に対して、傾斜をつけて横切るような速度ベクトルＢを持つようにカッターを走査させる。速度ベクトルＡ、Ｂは、それらが合成されて最終的に切断される記録媒体３００が矩形となるような大きさ（速度）、ならびに記録媒体３００の搬送方向への傾斜角度とされる。こうすることによって、最終的に得られる印写後記録媒体３００は、図２４に示すように矩形のカット紙状態となる。

１例を挙げる。今、図２５に示すようにＡ４サイズ幅（２９７ｍｍ）の帯状の記録媒体３００が、１分間に１０００枚の印写速度（１０００ｐｐｍ、print-per-minute）で搬送手段３０２によって搬送されてくるとし、搬送方向に対して垂直方向からθの角度をもってカッターを走査し、帯状の記録媒体３００の切断開始から終了までの時間を０．０２ｓとした場合で説明する。

帯状の記録媒体３００は、１０００ｐｐｍの印写速度の場合、Ａ４短手方向の長さは２１０ｍｍであるので、１秒間に、
１０００×２１０／６０＝３５００（ｍｍ）
搬送される。帯状の記録媒体３００の切断開始から終了までの時間が０．０２ｓであるので、帯状の記録媒体３００の切断開始から終了までの間に、帯状の記録媒体３００の切断終了部分は、
３５００×０．０２＝７０（ｍｍ）
進行する。

よって、搬送方向に対して垂直方向からθの角度をもってカッターを走査する場合の角度θは、
ｔａｎθ＝７０／２９７
より、
θ≒１３．２６°
となる。

つまり、上記条件の場合、カッターを搬送方向に対して垂直方向から１３．２６°の角度θをもってカッターを走査、切断するようにすると帯状の記録媒体３００の搬送を止めないでカットすることができ、矩形状のＡ４サイズの印写後記録媒体３００を得ることができる。

なおこの条件の場合はカッターは１個とし、カット後すぐにカッターを元の位置に戻して２枚目以降のカットを行えばよいが、より高速に印写が行われる場合は、カッターを戻して２枚目以降のカットを開始する前に、２枚目部分の搬送がされてしまうので、その場合は必要に応じてカッターを複数積層構造とするとともに、独立にカット開始を行えるようにすればよい。

このように記録媒体３００の搬送方向へ傾斜した角度θでカッターを走査させるようにすると、カットする際に記録媒体３００の搬送を止めることなく矩形形状の印写後記録媒体３００が得られ、本発明の高速印写能力を無駄にすることなく有効に利用することができる。

次に、本発明の他の特徴について説明する。本発明に使用する記録媒体の代表例は例えば紙である。オーソドックスな紙の定義では“紙とは植物繊維を水中に懸濁させた後、水を漉して、薄く平らに絡み合わせたもの”であるが、要は、草、木、竹等に代表される植物を分解して得られる繊維の集合体である。そして、洋紙・和紙を問わず紙の原料はセルロース繊維という特徴的な性質を有する素材であり、これを製紙技術という独特の手法で処理し薄層化することで紙が得られる。

ここで用いるセルロース繊維は、洋紙の場合、長さ１ｍｍ〜３ｍｍ、幅２０μｍ〜４０μｍ、厚さ３μｍ〜６μｍの木材繊維で、一般の紙では、これが１０〜１００本程度層状に重なって出来上がっている。このような構成をとることによって、紙は極めて多孔性で、セルロース繊維の持つ高い親和性を持った平滑な材料という特質が得られる。和紙は同じセルロース繊維を用いた紙であるが、木材繊維と違って靭皮繊維と称する木材繊維より比較的細長い繊維（幅５μｍ〜２０μｍ、長さ３ｍｍ〜７ｍｍ）で、分子構造的にもやや違った特徴を持っており、手抄きまたは機械抄き和紙とに区別される。紙はこのようにセルロース繊維が重なり合ってなり、また各繊維が重なり合ってできる間隙が存在する。

紙の定義は前述の通りであるが、単にセルロース繊維が重なり合ってなる紙は、いわば原紙であり、実際に使用されるものは、不透明度、白色度、平滑度、透気度などを高めるために、これらの繊維の間に、タルク、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなど粒子径０．２μｍ〜１０μｍ程度のてん料粒子を繊維間の間隙に充てんしたものである。

本発明で使用する記録媒体は、この原紙、あるいは繊維の間に、タルク、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタンなどを充填してなる基材の記録液体付着面（紙表面）にカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の微粒子材料をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液でコートした記録媒体である。本発明でいう微粒子材料とはこれらの材料をさし、基材である原紙の表面に付与され、インク吸収性能を持つようにしている。

以上は記録媒体の１つであるオーソドックスな紙の説明であるが、ＯＨＰシートのように、ポリエチレンフィルム等の樹脂シートを基材として、上記のようなカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の粒子をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液をコートしたものを、記録媒体としたものも好適に使用される。

また、いわゆる合成紙と呼ばれる合成樹脂を主原料として製造された紙を基材とし、その表面に上記のようなカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、サチンホワイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３１〜３２Ｈ₂Ｏ）などの粒子径が０．５μｍ〜１μｍ程度の粒子をラテックス、デンプンなどのバインダーとともに分散させた塗工液をコートしたものを、記録媒体としたものも好適に使用される。

いずれにしろこのような記録媒体は、本発明のように高速に印写出力を行う能力を有するページプリンタ型の記録装置に好適に使用できるように、インク吸収性ならびに乾燥を速めるために上記のような微粒子材料を記録液体付着面にコートしてなるものである。

次に、本発明のさらに他の特徴について説明する。本発明の特徴である高速印写出力能力を有するページプリンタ型の記録装置には、上記のような記録媒体は大変有効ではあるが、この能力をより効果的に活用するためには、記録媒体上におけるインクのさらなる高速乾燥が望まれる。

本発明ではこの点に鑑み、記録媒体上におけるインク色材の浸透、乾燥に加えて、インクが付着後、インク中の染料あるいは顔料の色材が記録媒体上ですぐに不溶化、固化して、インク画素がにじんだり広がったりしないようにし、インクの乾燥を促進できる技術を検討した。

具体的には、例えば塩基性ポリマーを有する液体を記録媒体上に付与したり、あるいは１分子あたり２個以上のカチオン性基を有する有機化合物を含有する液体を記録媒体上に付与したりした後、アニオン性染料等を含有するインクによって記録を行うようにすることによって実現できる。他にコハク酸を含有した酸性液体を付着させたり、ノニオン性物質を含有する液体組成物を事前に付与しても同様に、インク中の色材を不溶化し、記録媒体上で画素が必要以上に広がったり、にじんだりしないようにするのに効果的である。

このような記録液体（インク）固化材料（処理液）は、上記のような基材ならびに記録液体付着面よりなる記録媒体にあらかじめ塗布（コート）された記録媒体として準備しておいて使用してもよいし、あるいは印写直前に、ローラコート部材等の記録液体固化材料付与手段によって、印写される面に塗布してもよい。またこの付与手段として、本発明のインクジェット原理を利用するのもよい方法である。つまり、このような処理液を噴射付与するヘッドユニットをインク噴射ヘッドユニットの隣に配置し、インクで印写する前にこの処理液を噴射付与するようにすればよい。

いずれにしろ本発明においては、このような記録液体固化材料をコートした記録媒体を使用することにより、記録媒体上で画素が必要以上に広がったり、にじんだりしないようにするとともにインクの乾燥を促進でき、本発明の記録装置の高速印写能力をより効果的に引き出すことが可能となる。

次に本発明のさらに他の特徴について説明する。前述のように本発明では、乾燥手段３０６としてヒータ３０７とファン３０８の組み合わせによる温風を印写されたインク表面に送風する例を示した。好ましくは、印写後の記録媒体３００の温度より高い温度の空気流とされる。より具体的には、ヒータとファンの組み合わせによって作られる５０℃〜１００℃の温風を、各印写後の記録媒体３００の印写されたインク表面に当たるように流す。

また図２６の一点鎖線長方形で囲んだ領域にカバーを設けるとともに、カット手段３０９も含めた搬送手段３０２全体を覆うような構造とし、このカバー内全体に印写後の記録媒体３００の温度より高い５０℃〜１００℃の温風を流し、周囲を高温雰囲気とした乾燥手段とするとより効果的である。なおこの場合において、インク水分の内部から加熱できる誘電加熱手段を併用し、このカバー内で誘電加熱を行いようにするとさらに効率よく乾燥を行うことが可能である。

１０連続流型液体噴射プリントヘッド
１１プリントヘッドバックプレート
１２プリントヘッド液室マニホールド
１４ノズルプレート
２４プリントヘッド支持体
２８ノズル右側ヒータ下アドレス電極
２９ノズル左側ヒータ下アドレス電極
３０ノズル左側ヒータ
３６ノズル左側ヒータ上アドレス電極
３７ノズル右側ヒータ上アドレス電極
３８ノズル右側ヒータ
４２インク流入口
５０ノズル開口
６０加圧インク
６２インク柱
６４インク柱の自然表面波
６６自然粒子化による不均一インク滴
７０インク柱の熱刺激後の表面波
７６熱刺激を受けたインク柱切断位置
７７自然粒子化時のインク柱切断位置
８０熱刺激を受けて粒子化された均一インク滴
８２直進インク滴
８４熱効果によって偏向させられたインク滴
８６熱効果によって偏向させられた後気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴
８７回収インク
９０加圧気体流
９１気体供給マニホールド
９２気体供給路
９３気体噴射ノズルプレート
９４気体噴射ノズル開口
９５加圧気体流入口
９６気体流
９７気体供給マニホールドカバー
９８気体流供給ユニット
１００セルロース
１０１微粒子紛
１０２繊維状の異物
１０３粒子状の異物
１１２インク噴射ノズルキャップ手段
１１３気密維持弾性部材
１１４気体噴射ノズル／インク噴射ノズル共通キャップ手段
１１５気密維持弾性部材
１２０直進インク
１２２ノズル左側ヒータ３０側に偏向させられるインク滴
１２４ノズル右側ヒータ３８側に偏向させられるインク滴
１２６気体流によってさらにガター方向に偏向させられるインク滴
２００インク回収手段
２０２インク回収路
２０４多孔質部材
２０６ガター
２０８インク回収吸引部
２１０吸引された空気流
２１２インク及び気体流吸引スロット
２２０インク吸引マニホールド
２５０印写後記録媒体搬送ローラ
２５２印写前記録媒体搬送ローラ
３００記録媒体
３０１印写手段
３０２搬送手段
３０３搬送ベルト
３０４切断前搬送ローラ
３０５切断後搬送ローラ
３０６乾燥手段
３０７ヒータ
３０８ファン
３０９カット手段
３１０印写後記録媒体保管手段
３１１入口センサ
３１２保管手段搬送ローラ
３１３収容トレイ
３１４切換ガイド板
３１５ａ出口センサ（発光）
３１５ｂ出口センサ（受光）
３１６ａトレイセンサ（発光）
３１６ｂトレイセンサ（受光）
３１７ソータトレイ
３１８従動ガイド板
３１９従動コロ
３２０排出ローラ
３２１偏向爪
４００コントローラ
４１０インプットされるデータ
４１２プリントヘッドドライブ回路
４１４記録媒体搬送制御回路
４１６インク回収／再利用ユニット
４１８インク供給ユニット
４２０気体流加圧ユニット
４２２気体流加圧制御回路
４２４インク供給制御回路

米国特許第３６８３２１２号明細書米国特許第３７４７１２０号明細書米国特許第３９４６３９８号明細書米国特許第４７２３１２９号明細書米国特許第３３７３４３７号明細書米国特許第７４１３２９３号明細書米国特許第７１０８３６５号明細書特開２００３−０７２０５９号公報

Claims

印写部分を長尺化し、記録媒体の被印写幅をカバーする数のインク噴射ノズルを有する液体噴射記録ヘッドユニットと、前記印写部分に前記記録媒体をロール状態から帯状に搬送する記録媒体搬送手段と、印写後の帯状の記録媒体を搬送しながら乾燥させる手段と、乾燥後の記録媒体をカットして１枚ずつにする手段と、カット後の印写後記録媒体保管手段とを備える液体噴射記録装置であって、前記液体噴射記録ヘッドユニットは、カットして決められた１枚分を印写する時間が印写後の乾燥時間より速い能力をもつ液滴形成、噴射、印写能力を有するとともに、前記乾燥させる手段は、該乾燥させる手段の搬送経路の長さを乾燥時間を考慮して決めたことを特徴とする液体噴射記録装置。
前記印写後の帯状の記録媒体のカット後に１枚分となる印写領域が、１枚分の印写後の乾燥時間より長時間、前記乾燥させる手段の搬送経路中に存在するように前記搬送経路の長さを決めたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置。
前記液体噴射記録ヘッドユニットは、インクを加圧し、複数個のインク噴射ノズルから連続して噴射するマルチノズル型インクジェットヘッドと、前記インク噴射ノズルから噴射されるインク柱の先端部をインク滴に分離する手段と、前記インク柱ならびにその先端部のインク滴を偏向させる手段と、印写に使用するインク滴は被記録体に付着させ、印写に使用しないインク滴を回収する回収手段を有する連続流型マルチノズルインクジェットの方式によるものであり、前記回収手段は、飛翔インク滴に気体流を当てて飛翔方向を変え、回収手段に捕獲せしめる回収手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射記録装置。
前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向と垂直に切断する切断手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記切断手段は、前記帯状の記録媒体の幅方向をカバーする刃渡りを有するカッターであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射記録装置。
前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送を止めて、その間に該帯状の記録媒体の搬送方向と垂直にカッターを走査しながら切断する切断手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記乾燥後の記録媒体をカットする手段は、前記帯状の記録媒体の搬送方向をカッターが横切りながら切断する切断手段であり、前記帯状の記録媒体の搬送速度を考慮して最終的に切断された記録媒体が矩形となるように、搬送方向に対して傾斜をつけて前記カッターが横切ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、微粒子材料をコートした記録媒体であることを特徴とする請求項項１から７のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記記録媒体は、基材ならびに記録液体付着面よりなるとともに、該記録液体付着面は、記録液体固化材料をコートした記録媒体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記記録液体固化材料は、前記液体噴射記録装置に設けられた記録液体固化材料付与手段によって、印写直前に前記記録媒体に付与することを特徴とする請求項９に記載の液体噴射記録装置。
前記乾燥させる手段は、前記印写後の記録媒体の温度より高い温度の空気流を被印写面に流す手段を含むことを特徴とするとする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。
前記乾燥させる手段は、誘電加熱手段を含むことを特徴とするとする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体噴射記録装置。