JP2005254463A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、高粘度インク、あるいは顔料インクを使用したインクでも低温環境時に発生するミストの堆積を低減できるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のインクジェット記録装置は、画像信号に基づいて複数のノズルよりインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備している。更に、本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドの近傍の環境温度を測定する温度検出手段と、インクを加熱する加熱手段とを有し、ワイピング手段によるワイピング処理時の温度検出手段によって検出された環境温度が所定温度以下の場合に加熱手段によってインクを加熱する。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、詳細にはノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置又は画像記録装置として使用するインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドは、ノズルと吐出室とアクチュエータ手段とを備えている。ノズルはインク滴を吐出する。吐出室は、圧力室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等を含んで構成され、ノズルと連通している。アクチュエータ手段は、吐出室内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段である。このような構成を有するインクジェットヘッドは、アクチュエータ手段を駆動することで、吐出室内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。

また、インク滴（記録液体）を吐出させるためのアクチュエータ手段は、幾つかの方式に大別される。その一つとして、液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで液室内の圧力を変化させてインク滴を吐出させるピエゾ方式のものがあり、また液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式のものが一般に良く知られている。

更に、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電方式も提案されている。

これらのインクジェット記録装置において、記録ヘッドの吐出口形成面に不要なインク滴ないしは紙粉等の異物が付着した場合には、インクの吐出方向が偏向して画像品位が低下する場合がある。すなわち、インクジェット記録方式は記録ヘッドからインクを紙，ＯＨＰフィルムなどの記録媒体に吐出させて記録を行うものであるため、実際の記録に関与する、例えば滴状の吐出インク以外に微細なインク滴（インクミスト）が生じたり、記録媒体へ吐出したインクの跳ね返りが生じる場合などがある。これらが原因となって記録ヘッドの吐出口形成面にインクが付着し、これが吐出口の周りに多量に集まると吐出が阻害されて思わぬ方向への吐出（ヨレ）が生じたり、インクが吐出されない状態（不吐出）が生じたりするという弊害を引き起こすことがあった。

このような不都合を解消すべく、インクジェット記録装置においては、他の記録装置に見られない固有の構成として、吐出状態を良好にする手段としての維持回復機構が設けられている。また、吐出口形成面をリフレッシュさせて吐出方向の偏向を予防するものとして、吐出口形成面と接触するワイピング部材を設け、両者を相対移動させることによりインク滴などを払うワイピング処理を行うものがある。即ち、吐出口形成面に付着する不要なインク滴は記録に伴うインク吐出時に発生するインクミストや紙からのインクの跳ね返りなどによって形成され、また紙粉などの異物も記録時に記録ヘッドと紙とが近接して相対移動する際に付着すると考えられている。そのため、記録動作を中断させて、または記録終了後に、ワイピング手段によってそれを除去するようにするのが一般的に行われている。

一方、インクジェット記録装置においては、液路内のインクが水分等の蒸発によって増粘して吐出を生じさせるべきエネルギーの付与によっても吐出が生じなくなる場合がある。このような吐出に適さないインクを、例えばポンプにより吸引力を作用させて強制的に排出し、液路内のインクをリフレッシュする手段が維持回復機構の一形態として設けられている。そして、このような処理に関連して、ポンプ等による液路からのインク強制排出の際に排出されたインクが付着することもある。このような吸引後のインク付着は記録中のインクの付着量に比べて大きい場合もあり、吸引回復動作が頻繁に行われるとワイピング手段にかかる負担も大きくなり拭き残しの増加を招いたり、排出されたインクの処理が難しくなるという弊害もある。また、ワイピングしきれずに吐出口形成面上に残ったインク滴の大部分や紙粉等の異物は吐出口形成面上に付着したままとなる。吐出口形成面上にインク等が付着したまま放置された場合、インクの水分が蒸発することによってインク自身が増粘するとともに、紙粉などの異物をも強固に付着堆積させてしまい、放置後にワイピングしても容易には除去できなくなる場合もある。また、インクの成分として増粘ないしは結晶化しやすい色素や補助溶剤が含まれている場合、吐出口からインクが蒸発することにより吐出口付近に増粘インクが盛り上がる現象が発生し、増粘インクによって吐出口が塞がれた状態となって吐出不良が生じる恐れもある。

以上のような吐出口形成面に残った増粘インク、ないしは吐出口に盛り上がった増粘インクは、通常のワイピング処理及び予備吐出だけでは除去しきれず、また予備吐出に先立ちインクを記録時と同等の温度に加熱しても改善がみられない場合も多く、吸引回復などの吐出口からのインクの強制排出を実施するようにしていた。しかし、吸引などによるインクの強制排出で回復する場合には、排出量に応じて排出インクの受容手段の大型化やインクの有効使用量の低下などの問題を生ずる。

この問題に対して、特許文献１及び特許文献２には、主に、加熱してインク粘度を下げてからワイピングすることでインクの吐出安定性を確保する方法が開示されている。
特開平４−２５７４５１号公報 特開平１１−２６３０３４号公報

一方、インクジェット記録用インクの着色剤としては、その発色性の良さや信頼性の高さ等の点から、当初は染料インクが主流であったが、近年に至り、記録画像に耐光性や耐水性を持たせるためにカーボンブラック等の顔料を用いたインキ組成物にも注目が集まっている。また、インク処方の自由度を高くする目的と、普通紙で高画質化するため紙へ着弾した後のにじみを防止する目的で、インク粘度は高くなる傾向がある。例えば、２２℃環境で粘度８ｃｐのインクは、処方により若干の違いはあるといっても、１０℃では１５ｃｐを越える高粘度、３２℃では約５ｃｐの低粘度になる。このようなインクを常に安定してワイピングすることは難しく、１０℃環境でＪ６チャートを５００枚印刷した後のノズル面の様子を示している図５からわかるように粘度変化に起因する低温環境のワイピング不良が発生した。図５において、印刷開始前に、クリーニング（吸引回復＋ワイピング）を行い、ノズル面５１をきれいにした後に、双方向印刷モードで印刷した場合、単純にミストが発生しているだけならば、双方向印刷なのだから、図５のようにノズル５２からワイピング方向の片方向にだけミスト５３が堆積していくのは矛盾がある。このようなミスト５３の堆積は、メニスカスを壊し、あるいは、乾燥して吐出の障害となり、噴射曲がりや、ノズルダウンの原因となる。

このような現象から推測すれば、一見きれいにワイピングできていても、ミストを発生堆積させる種（たね）のようなものがノズル近傍に残ったのだと考えられる。但し、この現象の発現は確率的なものであり、ヘッドとワイパーの組合せを変えると状況が変ったりする。また、印写評価直前に吸引回復をしているので、水分蒸発による増粘の問題ではない。つまり、ノズル面の撥水性、ワイパーの接触角度、インクの状態などの微妙な違いでミスト堆積が確率的に発生する。確率的な現象なので、仕様管理することもなかなか難しい。この傾向は、染料インクよりも耐光性などの色あせ防止のために顔料をインク着色剤として用いた顔料インク、特に、樹脂成分を含んだ顔料インクで多く発生している。

一方、同じインクジェット記録装置を２２℃環境、あるいは３２℃環境において印刷しても図５のようなミストの堆積は発生しなかった。但し、環境温度によって、吐出エネルギーは適宜に換えている。

本発明はこのような点に着目したものであり、環境温度によるワイピング性能の差により発生する上記問題点を解決し、高粘度インク、あるいは顔料インクを使用したインクでも低温環境時に発生するミストの堆積を低減できるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、画像信号に基づいて複数のノズルよりインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備している。更に、本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドの近傍の環境温度を測定する温度検出手段と、インクを加熱する加熱手段とを有し、ワイピング手段によるワイピング処理時の温度検出手段によって検出された環境温度が所定温度以下の場合に加熱手段によってインクを加熱することに特徴がある。よって、インク温度が所定温度以下の場合、つまり低温環境時に、インクを加熱してからワイピングしているので、拭き残しなどのワイピングの不具合を低減すると共に、維持回復処理による吸引後にノズル面に残ったインクもワイピングでき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。また、所定温度を設けることで、無駄な加熱をすることがなく、電力的にも有利である。また、インク粘度を必要以上に下げることがないので、噴射安定性の面でも有利である。

また、本発明のインクジェット記録装置は、画像信号に基づいて複数のノズルより着色剤として顔料を含むインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備している。更に、本発明のインクジェット記録装置は、インクを加熱する加熱手段を有し、加熱手段によってインクを加熱した後にワイピング手段によるワイピング処理を行うことに特徴がある。よって、顔料を含有するインクに対して加熱してからワイピング処理を行うので、拭き残しなどのワイピングの不具合を低減して、ワイピング不良を要因としたミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。

更に、温度検出手段を記録ヘッドに設けることが好ましく、ヘッドノズルのノズル面の温度をより正確に測定できる。

また、加熱手段による加熱はワイピング手段によるワイピング処理前に行うことにより、拭き残しなどのワイピングの不具合を低減してワイピング不良を要因したミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。

更に、加熱手段を記録ヘッドのノズル面が通過する近傍に設けることが好ましく、記録ヘッドを直接加熱せず間接的に加熱でき、記録ヘッドの耐久性に影響を与えず、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。

また、加熱手段を記録ヘッドまたはワイピング手段に設けることにより、インクを確実に加熱できる。

更に、加熱手段に、加熱方向に熱量を集中させる反射板を設けたことにより、効率的に熱エネルギーを供給でき、少ない電力でインクの加熱が実現できる。

また、本発明のインクジェット記録装置は、画像信号に基づいてインク液室内に設けられた電気熱変換素子の熱によって発生する気泡により複数のノズルからインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備している。更に、本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドの近傍の環境温度を測定する温度検出手段を有し、ワイピング手段によるワイピング処理時の温度検出手段によって検出された環境温度が所定温度以下の場合に電気熱変換素子によってインク室内のインクを加熱することに特徴がある。よって、余分な構成を追加することなく、ワイピング処理前にインク加熱が実現でき、拭き残しなどのワイピングの不具合を低減して、ワイピング不良を要因したミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置をコストアップせずに提供できる。

更に、インク室内のインクを受ける空吐出受けを設け、電気熱変換素子による熱により吐出するインク室内のインクを空吐出受けに吐出させる空吐出動作を行った後にワイピング手段によるワイピング処理を行うことにより、加熱用に駆動系が必要なく低コストでワイピング処理前の加熱が実現できる。
また、温度検出手段によって検出された検出温度に応じてインク室内のインクを空吐出受けに吐出する空吐出動作の回数を可変することにより、インクやエネルギーを無駄にすることなく、インクの加熱が実現できる。

また、インクは、２２℃環境で粘度５ｃｐ以上であることが好ましい。このようなインクは通常印刷保証範囲での粘度変化が大きく、安定してワイピングすることが難しいが、ワイピング処理前に加熱することで拭き残しなどのワイピングの不具合を低減して、ワイピング不良を要因したミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置が提供できる。また、粘度の制約が小さくなるので、インク処方の自由度が大きくなり、結果として、高画質の画像が得られる。粘度が高く、紙に着弾した後の浸透を抑え、カラーブリードやフェザリングが良好なインクを使用できる。

更に、所定温度は１７℃であり、ワイピング不良が発生し易い温度環境の場合だけ、ワイピング前の加熱を実行でき、無駄なエネルギーを使わずにワイピングの不具合を低減して、ワイピング不良を要因したミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。また、２２℃環境で設定したワイピング条件が有効に作用するので、ワイピング条件出し等が容易に行える。

本発明のインクジェット記録装置によれば、高粘度インク、あるいは顔料インクを使用したインクでも低温環境時に発生するミストの堆積を低減でき、長期信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。

図１は本発明の一実施の形態例に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施の形態例のインクジェット記録装置１０は、イエロー（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）インク、ブラック（Ｂｋ）インクをそれぞれ吐出する４個の記録ヘッド１１〜１４を含むインクジェットヘッド１５を搭載したキャリッジ１６を、両側の側板間にガイドロッド１７に沿って摺動自在に嵌装保持されている。また、キャリッジ１６は主走査方向（図中の矢示方向Ａ）に移動可能としている。更に、インクジェットヘッド１５からなる４個の記録ヘッド１１〜１４はその吐出面（ノズル面）を下方に向けて搭載し、プラテンローラ１８によって搬送される用紙１９上にインク滴を吐出して印字を行う。

また、印字領域外である位置であって、後述する維持回復機構２１の設定位置より手前の位置には、記録ヘッド１１〜１４のノズル面をワイピングするためのワイピング手段２０が昇降自在（図中の矢印方向Ｂ）に設けられている。このワイピング手段２０には、繊維部材、発泡部材等からなるブレードを有している。

更に、印字領域外である位置には、記録ヘッド１１〜１４の吐出状態を維持するための維持回復機構２１が配置されている。この維持回復機構２１は、図１の矢印方向Ｃに昇降自在であり、図２に示すように記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１をキャッピングする４個のキャップ手段であるキャップ２１−１〜２１−４を有している。また、キャップ２１−１〜２１−４にはそれぞれ吸引チューブ２１−５及び大気開放チューブ２１−６が接続されている。吸引チューブ２１−５はそれぞれ図１の吸引ポンプ２２に接続されている。維持回復処理を行うために移動して所定の位置に停止したキャリッジ１６に対して維持回復機構２１が昇降し、記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１に４個のキャップ手段であるキャップ２１−１〜２１−４をキャップして密封した上で、吸引ポンプ２２による吸引で吸引チューブ２１−５を介してノズルから気泡が混入したインクや増粘したインクを吸引して強制的に排出させる。

また、図１に示すように、印字領域外である位置であって、ワイピング手段２０の設定位置より手前の位置には、記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１を加熱する加熱手段２３が設けられている。この加熱手段２３は、キャリッジ１６がワイピング手段２０によるワイピング処理又は維持回復機構２１による維持回復処理を施すために移動し通過する際、記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１、そしてノズル内のインクを加熱して、ノズル面に残留したインクのミスト堆積及びノズル内のインクを加熱する。なお、加熱手段２３による加熱温度は、後述する温度センサによって検出された環境温度に応じ、所定の温度に設定されている。また、加熱手段としては、コイル状の発熱抵抗体、ハロゲンランプなどを使用している。更に、熱量をヘッド方向に集中させるために反射板（図示せず）を設けると良い。また、キャリッジ１６上には図示しない回路基板があり、本体回路基板からの信号、駆動電圧を中継してヘッドに繋いでいるが、この回路基板上に温度センサ（図示せず）を備えている。この温度センサは、本体回路基板上に設けても良いが、ヘッドノズルのノズル面の温度をより正確に測定するには、キャリッジ１６上の回路基板に設けた方が好ましい。また、加熱手段２３をワイピング手段２０に設けてブレード自体を温めてブレードから熱をノズル面に伝達してインクを温めても良く、また記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１上に設けて直接ノズル面を加熱しても良い。

ここで、本実施の形態例のインクジェット記録装置１０における加熱処理について図３に示す加熱処理の様子と当該処理フローを示す図４に従って説明する。
先ず、図３の（ａ）に示すように、ワイピング処理を行う際（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、温度センサ（図示せず）によって環境温度を測定する（ステップＳ１０２）。そして、測定した環境温度が所定の温度より低いとき（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、加熱手段２３による加熱を開始させて、更に図３の（ｂ）に示すようにキャリッジ１６が加熱手段２３の上部を通過してノズル面に堆積しているミスト２４及びノズル内のインクを加熱する。環境温度が所定の温度より高くなるまで加熱を続ける（ステップＳ１０４、ステップＳ１０５；ＹＥＳ）。そして、ステップＳ１０３で環境温度が所定の温度より高いならば（ステップＳ１０３；ＮＯ）、あるいは加熱後ステップＳ１０５で環境温度が所定の温度より高くなれば（ステップＳ１０５；ＮＯ）、図３の（ｃ）に示すように、キャリッジ１６を更にワイピング手段２０のブレードに当接するまで移動させる。そして、図３の（ｄ）及び図３の（ｅ）に示すように、軟化したミスト２４はワイピング手段２０のブレードによって拭き取られる（ステップＳ１０６）。このようなワイピング処理が各記録ヘッドのノズル面に対して行なわれる。最後に、必要に応じて、図１の維持回復機構２１による維持回復処理が行われる（ステップＳ１０７）。

なお、記録ヘッド１１〜１４として各色のヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。また、記録ヘッドとしては、積層圧電素子により圧力を発生させインクを吐出する圧電方式のインクジェットヘッドを用いているタイプのインクジェット記録装置の場合、各記録ヘッドは各列１５０dpiピッチでハーフピッチずらして２列設け、インターレースなしで副走査方向に３００dpiの分解能である。吐出するインク滴の大きさＭｊは、圧電素子へ印加する駆動波形によりMj=3,9,37(pl)の４階調を実現している。一方、記録ヘッドとして電気熱変換素子により気泡を発生させインクを吐出するバブルジェット（登録商標）方式のインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置の場合、電気熱変換素子をインク加熱手段として使用することもでき、この場合インク滴を吐出しない程度にエネルギーを投入して加熱する。また、インク滴が吐出する場合は、後述するような空吐出受けに吐出するか、あるいは記録ヘッド１１〜１４の各ノズル面１１−１，１２−１，１３−１，１４−１に４個のキャップ手段であるキャップ２１−１〜２１−４がキャップされて密封された時点で電気熱変換素子にエネルギーを投入して加熱し、吐出するインク滴や軟化したミストを含めて吸引を行い、その後ワイピング手段２０によるワイピング処理を行い、ノズル面をワイピングする。

〔実施例インク１〕
ブラックインク：
ＫＭ−９０３６（東洋インキ社製）（自己分散型顔料） ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３ブタンジオール １５重量％
２−エチル−１、３−ヘキサンジオール ２重量％
２−ピロリドン ２重量％
界面活性剤（具体例１−８） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（自己乳化型）
（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量

上記処方のインク組成物を作製し、室温にて十分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行い、実施例インク１を得た。なお、この実施例インク１は２２℃環境の粘度が約７ｃｐであった。

〔実施例インク２〕
（ポリマー溶液Ａの調整）
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8ｇ、ラウリルメタクリレート12.0ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー4.0g及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、６５℃に昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシルエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。６５℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50%のポリマー溶液800gを得た。

（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
ポリマー溶液A28gとＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を26g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20ｇ及びイオン交換水13.6gを十分に攪拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストをイオン交換水200gに投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、イエローポリマー微粒子の水分散体を得た。遠心分離処理後に得られた分散体のポリマー微粒子の平均粒子径は８０ｎｍ、固形分量は２０重量％であった。

イエローインク：
イエローポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（具体例２−８）のＮａ塩 １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量

上記処方のインク組成物を作製し、室温にて十分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行い、実施例インク２を得た。なお、この実施例インク２は２２℃環境の粘度が約５．５ｃｐであった。

〔実施例インク３〕
（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２に変えた他は同様にして、マゼンタポリマー微粒子の水分散体を得た。遠心分離処理後に得られた分散体のポリマー微粒子の平均粒子径は１５０ｎｍ、固形分量は２０重量％であった。

マゼンタインク：
マゼンタポリマー微粒子の分散体 ５０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（具体例２−８）のＮａ塩 １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量

上記処方のインク組成物を作製し、室温にて十分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行い、実施例インク３を得た。なお、この実施例インク３は２２℃環境の粘度が約５．５ｃｐであった。

〔実施例インク４〕
（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントブルー15：3に変えた他は同様にして、シアンポリマー微粒子の水分散体を得た。遠心分離処理後に得られた分散体のポリマー微粒子の平均粒子径は１１５ｎｍ、固形分量は２０重量％であった。

シアンインク：
シアンポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（具体例２−７）のＮａ塩 １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量

上記処方のインク組成物を作製し、室温にて十分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行い、実施例インク４を得た。なお、この実施例インク４は２２℃環境の粘度が約５．５ｃｐであった。

〔比較例インク１〕
実施例インク１のブラックインクにおいて、グリセリンとイオン交換水の比率を変えて、２２℃環境の粘度を約３ｃｐに調整した比較例インク１のブラックインクを作製した。

〔比較例インク２〕
実施例インク２のイエローインクにおいて、グリセリンとイオン交換水の比率を変えて、２２℃環境の粘度を約３ｃｐに調整して比較例インク２のイエローインクを作製した。

〔比較例インク３〕
実施例インク３のマゼンダインクにおいて、グリセリンとイオン交換水の比率を変えて、２２℃環境の粘度を約３ｃｐに調整して比較例インク３のマゼンダインクを作製した。

〔比較例インク４〕
実施例インク４のシアンインクにおいて、グリセリンとイオン交換水の比率を変えて、２２℃環境の粘度を約３ｃｐに調整して比較例インク４のシアンインクを作製した。

各インクは２２℃環境の粘度が異なるので、インクジェット記録装置で印写評価する時に、投入エネルギーは変えている。各インクにおいて滴速度VjがVj=7（m/s）になる投入エネルギーをそれぞれ選んでいる。滴速度Vjは、圧力発生（＝エネルギー投入）から１ｍｍ先に到達する時間を測定して、単純計算して求めている。また、以下の評価１でインクジェット記録装置の環境温度を変えて印写しているが、各温度毎に、滴速度Vjが同じくVj=7（m/s）になるように、投入エネルギー（駆動電圧）の温度補償を実施している。

〔評価１〕
１０℃、１５℃、２２℃、３０℃の各環境において、ノズルクリーニングを実施した後、Ｊ６チャートを５００枚印写し、印写後ノズル面の観察を行い、ミストの堆積状況を確認し、これを５回繰り返して、○：ミストなし，△：所々ミスト有り，×：明らかにミスト堆積有りの３段階に分けて評価結果を下記の表１に示す。また、本発明のインク加熱手段を使用する場合と、使用しない場合とで通常のワイピングを実施する場合の２通りで評価した。なお、ワイピング機構のブレード材質および、ブレードの突き出し長さは、２２℃環境の実施例インク１において、拭き残しのない条件を選択している。

この評価結果は、実施例インク１〜４のように粘度の高いインクは、低温時のワイピング不良が発生し易いことを示している。このまま放置すれば、ノズルダウンにつながる可能性が高い。比較例インク１〜４のように粘度を下げておくと、ミストの堆積は良くなることがわかる。但し、画像的にはカラーブリード、フェザリングなどの面で、実施例インク１〜４の方が良い。また、自己分散顔料の実施例インク１のブラックインクよりも、樹脂を含有した実施例インク２〜４のカラーインクの方が、ミストが堆積し易いことが分る。これは樹脂を含有した場合のワイピングし難さに関係付けられる。樹脂を含有するとワイピング時にインクがノズルに吸着するように残り易い。そこで、本発明の加熱手段を使用してワイピング処理前にインクを温めると、ミストの堆積はほとんど見られなくなった。低温ワイピング時のノズル周辺の問題が改善されたことを示している。

また、表１の結果および、その後の検討から、１５℃付近がワイピング不良によるミスト堆積が発生するグレイゾーンであり、２０℃を越えるとワイピング処理前にインクを加熱する必要はなかった。また、インク温度（環境温度）が高温の時にインク吐出する場合は、インク流動し易く、残留圧力振動ほかに敏感になるので、わずかな原因で不安定になり易い。ワイピング処理前とは言え、むやみに温度を上げても効果はなく、逆に吐出時まで高い温度を保つと、逆に吐出を不安定にする可能性がある。従って、本発明では設けた温度センサによってインク温度（環境温度）を検出して、インク温度が所定温度以下の場合は加熱手段によりインクの加熱を行う。この結果より所定温度は１７℃が好ましい。

本発明によって、高粘度インク、顔料インクや樹脂顔料インクを使用した場合においても、低温環境での拭き残しが防止でき、ミストの堆積を防止することができる。これにより、長期信頼性のあるインクジェット記録装置が提供できる。

本実施例では、記録ヘッドとして電気熱変換素子により気泡を発生させインクを吐出するバブルジェット（登録商標）方式のインクジェットヘッドを用いている。ヘッドは各列６００dpiピッチでハーフピッチずらして２列設け、インターレースなしで副走査方向に１２００dpiの分解能を実現する。吐出するインク滴の大きさは２．５(pl)であり、そのためにノズル径をφ１０μｍとしている。ヘッドのノズルピッチ、ノズル数などが異なるので、電気回路系は異なるが、紙の搬送系、維持回復機構は上記実施例１と同じである。インク加熱手段は同様にワイピング手段側に持たせた。但し、温度センサはヘッド基板上に一体に形成した。

実施例１と同様に、実施例インク１〜４、比較インク１〜４を用いて、同じ評価を実施した。投入エネルギーは、各インク各環境毎に異なり、バブルジェット（登録商標）方式は滴速度Vjが速いので滴速度Vj=12m/sになるように設定した。投入エネルギーの制御は、具体的には、温度補償を通電時間（パルス幅）によって制御している。実施例インクと比較インクの違いは、駆動用電源電圧を変えて調整している。また、評価対象はあくまでミスト堆積として、それ以外の不具合（例えばコゲーション）および不具合に付随したミストは除外して評価している。

表２に示すように実施例１とほぼ同様の結果が得られた。本発明では、ワイピング処理を実施するときに、温度センサの検出温度が所定の温度以下の場合には、ワイピング処理前に滴を吐出しない程度に電気熱変換素子にエネルギーを投入して、インク温度を上げてからワイピングを実施する。

本実施例では、上記実施例２と同じインクジェットヘッドを用いている。但し、本実施例はワイピング手段側にインク加熱手段を持たない例である。ヘッドの電気熱変換素子を、インク加熱手段として使用している。つまり、滴を吐出しない程度にエネルギーを投入して加熱を実施した。具体的には、ワイピング処理前の加熱時には駆動電源電圧を下げている。

本実施例のように、バブルジェット（登録商標）方式のヘッドを使用する場合は、電気熱変換素子をインク加熱手段として使用することができ、同じように、低温高粘度環境におけるワイピングの不具合を低減することができる。

本実施例では、上記実施例３と同じインクジェットヘッドを用いている。但し、インク加熱には、予備吐出をさせたインク滴を受ける空吐出受けを兼ねたキャップ内にインク滴を吐出して、温度を上昇させる構成とした。バブルジェット（登録商標）方式のヘッドはノズル密度が高くなり、また、電気熱変換素子をノズル近傍に配置するようになり、滴を小さくすると共に、吐出させるのに必要な投入エネルギーは小さくなってきている。このことは吐出させるには好ましいが、吐出させずに温度を上げようとする詳細な制御は難しくなっている。特に、発生させた気泡を大気と連通して、発熱体からノズルまでの容積のインクを吐出させる方式では、環境による粘度に関わらず吐出／非吐出の２値的な動作をさせようとしているヘッドなので、吐出させずに加熱するというのは意外と難しい。上記実施例３のように、駆動電源電圧を下げて投入エネルギーを小さくする方法はあるが、別系統の電源が必要になり、コスト的に好ましくない。通電時間で制御することが好ましいが、非常に短い時間でＯＮ／ＯＦＦする必要があり、吐出させずに温度上昇させるのは、かなり難しい。そこで、本実施例では、ワイピング処理前のインク加熱を、空吐出させることで実現した。空吐出位置で、本実施例ではキャピング位置で実際にインク滴を上述した空吐出受けに吐出させる空吐出動作を行ってインク温度を上げてからワイピングすることで、低温高粘度慣用のワイピングの不具合を低減することができた。温度センサの検出温度によって、空吐出動作の回数を変えてインク温度を制御すると、無駄に吐出させることがなく、適宜に温度が上昇するので、より好ましい。

なお、図１の本実施の形態例の構成では、各キャップに吸引機構が付いているので、キャップ内に吐出すれば良いが、別に空吐出受けを設けて、そこにキャリッジを移動してからインク滴を吐出するようにしても良い。本発明では、吐出する場所に関して限定するものではない。また、上記実施例のいずれの場合についても、通常実施されているように、ワイピング処理の後には逆流したインクを捨てるなど、インクをリフレッシュする意味で空吐出することが好ましい。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態例に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略断面図である。 維持回復機構の構成を示す概略斜視図である。 本実施の形態例のインクジェット記録装置におけるワイピング処理及び維持回復処理の様子を示す概略断面図である。 本実施の形態例のインクジェット記録装置の加熱処理を示すフローチャートである。 従来のインクジェット記録装置の記録ヘッドにおけるノズル面に堆積するミストの様子を示す概略平面図である。

符号の説明

２０；ワイピング手段、２１；維持回復機構、２３；加熱手段、
２４；ミスト。

Claims (13)

1. 画像信号に基づいて複数のノズルよりインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備するインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドの近傍の環境温度を測定する温度検出手段と、インクを加熱する加熱手段とを有し、
   前記ワイピング手段によるワイピング処理時の前記温度検出手段によって検出された環境温度が所定温度以下の場合に前記加熱手段によって前記インクを加熱することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 画像信号に基づいて複数のノズルより着色剤として顔料を含むインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備するインクジェット記録装置において、
   インクを加熱する加熱手段を有し、
   前記加熱手段によって前記インクを加熱した後に前記ワイピング手段によるワイピング処理を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記温度検出手段は、前記記録ヘッドに設けられる請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 前記加熱手段による加熱は、前記ワイピング手段によるワイピング処理前に行う請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記加熱手段は、前記記録ヘッドのノズル面が通過する近傍に設けられている請求項１、２又は４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記加熱手段は、前記記録ヘッドに設けられている請求項１、２又は４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記加熱手段は、前記ワイピング手段に設けられている請求項１、２又は４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記加熱手段に、加熱方向に熱量を集中させる反射板を設けた請求項１、２、４〜７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
9. 画像信号に基づいてインク液室内に設けられた電気熱変換素子の加熱によって発生する気泡により複数のノズルからインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを少なくとも具備するインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドの近傍の環境温度を測定する温度検出手段を有し、
   前記ワイピング手段によるワイピング処理時の前記温度検出手段によって検出された環境温度が所定温度以下の場合に前記電気熱変換素子によって前記インク室内のインクを加熱することを特徴とするインクジェット記録装置。
10. 前記インク室内のインクを受ける空吐出受けを設け、前記電気熱変換素子による熱により前記インク室内のインクを前記空吐出受けに吐出させる空吐出動作を行った後に前記ワイピング手段によるワイピング処理を行う請求項９記載のインクジェット記録装置。
11. 前記温度検出手段によって検出された検出温度に応じて前記インク室内のインクを前記空吐出受けに吐出する空吐出動作の回数を可変する請求項９又は１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記インクは、２２℃環境で粘度５ｃｐ以上である請求項１〜１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
13. 前記所定温度は１７℃である請求項１又は９に記載のインクジェット記録装置。
    

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