JP2004114682A - 未処理の疎水性媒体上へのインクジェット印刷システムおよび印刷方法、インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】非多孔質、コーティングなし、かつ未処理の疎水性媒体に直接着滴および付着できるサーマルインクジェット印刷装置を提供する。
【解決手段】サーマルインクジェット印刷のための装置は、顔料と、水性展色剤と、高分子結合剤および／または湿潤剤とを含むインクジェット用インクを使用できるよう構成される。高分子結合剤および／または湿潤剤は、インクが非多孔質、コーティングなし、かつ未処理の疎水性媒体に直接着滴および付着できるよう十分な量にて含まれる。インクは、一定の画質をもたらし、コゲーションを発生させずに、サーマルインクジェットヘッドを通じて射出されるよう構成される。結合剤および／または湿潤剤の濃度は、室温におけるインクの粘度を増大させるものである。したがって装置は、サーマルインクジェット印字ヘッドからインクが射出される前に、インクの粘度を低下させる構成を有する。
【選択図】図８

Description

　本発明は、一般的にデジタル制御印刷装置の分野に関し、特にドロップオンデマンド式インクジェットプリンタ、インク、およびプリンタ構成品に関する。

　従来から、デジタル制御による印刷機能は、以下の２つの技術のうちの１つを用いて実施されている。１つめの技術は、連続ストリームまたは連続インクジェット印刷と通常呼ばれるものであり、加圧されたインク源を用いて連続的なインク液滴のストリームを生成する。インク液滴は、いくつかの方法（静電偏向、熱偏向、ガス偏向など）のうちの１つによって、適切な位置に向けて方向付けられる。印字が不要な場合には、インク液滴はインク捕獲機構（キャッチャ、遮断器、ガターなど）内へ偏向され、再利用あるいは廃棄される。印字が必要な場合には、インク液滴は偏向されずに印刷媒体に着滴する。もしくは逆に、偏向されたインク液滴が印刷媒体に着滴し、非偏向インク液滴がインク捕獲機構内に回収されるよう構成することも考えられる。

　２つめの技術は、ドロップオンデマンド式インクジェット印刷と通常呼ばれるものであり、加圧アクチュエータ（サーマル、圧電式など）を用いることで、記録表面上に着滴するインク液滴を供給する。アクチュエータを選択的に作動させることによって、インク液滴がノズル穴を通過して形成および射出され、印刷媒体に着滴する。所望のイメージの生成に必要とされるとおりにインク液滴の形成を個々に制御することによって、印刷イメージの形成を達成する。通常は、各チャネル内を若干陰圧に保つことで、インクがノズル穴から意図せずに漏れ出すことを防止している。またその陰圧によって、ノズルにやや凹状のメニスカスが形成されるので、ノズルを清潔に維持するのに効果的である。

　従来のドロップオンデマンド式インクジェットプリンタは、加圧アクチュエータを用いることで、印字ヘッドの穴部にてインクジェット液滴を形成する。通常、サーマルアクチュエータおよび圧電アクチュエータのうちの一方のタイプのアクチュエータが使用される。圧電アクチュエータでは、圧電性材料に電界を印加し、性質上その材料に機械的応力が生じることによって、インク液滴が放出される。最も一般的に製造される圧電性材料は、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、およびメタニオブ酸鉛などのセラミックである。サーマルアクチュエータでは、都合の良い位置に配置されたヒータでインクを加熱することにより、ある量のインクが相変化してガス状の蒸気バブルになり、内部のインク圧が十分に上昇してインク液滴が放出される。

　圧電インクジェット印字ヘッドから溶剤ベースの染料インクを射出して、ビニールなどの疎水性媒体に直接に印刷することは、周知である。しかし、圧電プリンタシステムは高価格（２万ドルから１０万ドル）であるため、少量の印刷作業、および小規模店舗などの事業運営環境においては、それらのプリンタはあまりに高額すぎる。圧電プリンタシステムは、通常、粘度の高いインク（主に溶剤ベースのもの）を必要とし、そのようなインクは、サーマルインクジェット印刷システムでの使用には適さない。さらに価格の面でも、サーマルインクジェット印刷システムに関連するコストは、通常１万ドルから１万５千ドルの範囲内であり、圧電プリンタシステムに関連するコストはそれと対照的である。

　上記の産業上の問題を解決するために、当業界では、未処理かつコーティングなしのビニールなどの疎水性媒体に直接印刷できるうえ、印刷１枚あたりのコストが競争可能な値段である、手頃な価格のインクジェットプリンタが求められている。また、溶剤ベースの染料インクに比べて顔料インクは、たとえば屋外環境などで過酷な気象条件にさらされた場合の色堅牢度、耐光性、画像耐久性などの特性が優れている。しかし、従来の水性（水ベース）顔料インクは粘度が低く、その特性はサーマルインクジェット印字ヘッドからの射出には適するが、非多孔質でコーティングなしの疎水性媒体に直接着滴および付着させるのは難しい。サーマルインクジェット印刷システムでそのようなインクを使用する理由は、インク液滴が３００℃付近の温度まで（短い期間だけ）加熱されるため、インクのコゲーション（kogation：加熱による結晶化）ならびに印字ヘッドノズルの不具合が発生しやすいからである。したがって当業界は、非多孔質、未処理、かつコーティングなしの疎水性媒体に付着でき、優れた画質特性を有するインクジェット用インク組成と、そのようなインクを当該媒体に射出できるサーマルインクジェット印刷システムとを製造することを要請されている。

　１９９８年３月３１日にコーネル（Cornell）に発行された米国特許第５，７３４，３９２号明細書（特許文献１）では、サーマルインクジェット印字ヘッドを加熱することによって運転温度を維持する。シリコンチップにおいて、２列のノズル穴列の両側に、埋設された抵抗器（一般的に、基板ヒータと呼ばれる）が設けられる。各ノズル穴は、対応の液滴形成抵抗器を有する。液滴形成抵抗器は、対応のノズル穴の下方に位置する液体インクの一部を気化させ、そのノズル穴からインク液滴を射出させる。この印字ヘッドにおいて通常は、従来の水ベースの顔料インクを５０℃未満の温度に加熱することで、インクを過熱させることなく好適な運転環境を実現している。インクが過熱すると、射出されるインク液滴サイズが必要以上に大きくなってしまい、その結果、記録媒体上に不適切な画像アーティファクトが形成され、印刷画質が劣化してしまう。

　２００２年５月７日にマエダら（Maeda et al.）に発行された米国特許第６，３８２，７５９　Ｂ２号明細書（特許文献２）では、記録材料をインク記録位置にて所定温度範囲に加熱するヒータを有するインクジェット記録装置が開示されている。この装置はさらに、記録材料が記録位置に配置された時に、その記録材料に向けてインクを射出する印字ヘッドを含む。印字ヘッドから射出されるインクには、熱にさらされると増粘する物質が含まれている。装置はまた、印字ヘッドが記録位置に配置されている時間の長さを監視する測定手段を有する。さらに、印字ヘッドが記録位置に留まる時間を制御する手段が装置に備えられ、それにより印字ヘッドのノズルおよび／または他の部分が熱による悪影響を受けることを防止する。この装置で使用されるインクは、可逆性の温度−粘度関係特性を有する。すなわち、加熱状態にさらされた時にインクの粘度が増大し、インクがゲル化して記録材料の表面上に付着したままになる。ただし、印字ヘッド内に収納されているインクの温度が上昇すると、そのインクまでもゲル化してしまい、印字ヘッドのノズルが詰まることになる。したがって印字ヘッドを、定期的に記録位置から離れた位置に移し、許容される温度まで冷却させなければならない。

　１９９０年１１月１３日にビューフォートら（Beaufort et al.）に発行された米国特許第４，９７０，５２８号明細書（特許文献３）には、ページ幅インクジェットプリンタの一部を構成する、紙取扱いおよびインク乾燥装置が記載されている。全方向性熱源が、インクジェットプリンタの紙送出路に隣接して設けられる。その熱源は、配置箇所から約１８０°にわたる輪郭領域（contoured area）に熱を放射することが可能である。インクジェットプリンタからの紙は、プリンタから送出され紙受けおよびスタッキング領域に移送される間に、この１８０°の輪郭領域を通過する。１８０°の輪郭領域における紙の移送は、プリンタ装置の一体的部分を構成する半円筒形の熱反射器を設けることを通じて達成される。

　当業界では、たとえば１９９２年７月２８日にモファ（Moffatt）に発行された米国特許第５，１３３，８０３号明細書（特許文献４）、１９９４年１１月１５日にクリスタルら（Crystal et al.）に発行された米国特許第５，３６４，４６２号明細書（特許文献５）、および２００１年５月２９日にチェンら（Cheng et al.）に発行された米国特許第６，２３９，１９３号明細書（特許文献６）に記載される、高分子結合剤を含有する水性ベースのインク組成が知られている。しかしながら、これらのインク組成中の結合剤は、極めて低い濃度にて添加される。その理由は、結合剤を高濃度で添加するとインク組成の粘度が増大し、それによりインクのコゲーションおよびノズル詰まりが発生するからである。その結果、サーマルインクジェットヘッドを通じてインクを射出する際に、インク射出上の問題が生じてしまう。

　なお、本発明に関連する他の技術文献として、例えば、下記特許文献７〜１０に示すものが知られている。

米国特許第５，７３４，３９２号明細書 米国特許第６，３８２，７５９　Ｂ２号明細書 米国特許第４，９７０，５２８号明細書 米国特許第５，１３３，８０３号明細書 米国特許第５，３６４，４６２号明細書 米国特許第６，２３９，１９３号明細書 米国特許第５，４０６，３２１号明細書 米国特許第６，２９６，３５０号明細書 米国特許第６，３５７，８６３号明細書 米国特許第６，４２６，３７５号明細書

　したがって、非多孔質、コーティングなし、かつ未処理の疎水性媒体に直接着滴および付着でき、優れた画質特性を有する水性ベースの顔料インクを用いる、サーマルインクジェット印刷装置が必要とされている。

　本発明は、インクジェット用インクを使用できるよう構成されるサーマルインクジェット装置および方法に関し、該インクは、顔料と、水性展色剤と、高分子結合剤とを含む。高分子結合剤は、インクが非多孔質、コーティングなし、かつ未処理の疎水性媒体に直接着滴および付着するのに十分な量にて含まれる。該インクは、一定の画質をもたらし、コゲーションまたはノズル詰まりを生じさせずに、サーマルインクジェットヘッドを通じて射出可能である。結合剤の濃度は、室温におけるインクの粘度を増大させるものである。したがって装置は、サーマルインクジェット印字ヘッドを通じてインクが射出される前に、インクの粘度を低下させる構成を有する。装置はさらに、該媒体がインクを受ける準備を整え、媒体上にインクが着滴した後にインクを乾燥させる構成を有する。

　本発明の一態様によれば、インクカートリッジは、ノズル穴を有するインクチャンバを画成する部分を含むハウジングを備える。そのハウジングは、チャンバ内のインクを５０℃を超過する温度に加熱するよう構成される。インクは、インクチャンバ内に収納される。そのインクは、５０℃を超過する温度に加熱されるよう構成され、５０℃を超過する温度に加熱された後に、インク液滴の形状でノズル穴から射出されるよう最適化されている。

　本発明の他の態様によれば、インクジェット印刷システムは印字ヘッドを含む。プラテンは、媒体が印字ヘッドの近傍に移送される経路を形成するよう印字ヘッドに対して配置される部分を含む。プラテンは、印字ヘッドより上流側に配置され、媒体が印字ヘッドに到達する前に媒体を第１の温度に加熱するよう構成される第１ヒータを含む。プラテンは、さらに、印字ヘッドより下流側に配置され、媒体が印字ヘッドを通過した後に媒体を第２の温度に加熱するよう構成される第２ヒータを含む。第２の温度は、第１の温度より高い。

　本発明のさらなる態様によれば、印刷方法は、疎水性媒体を第１の温度に加熱するステップと、疎水性媒体上にインクを着滴させるステップと、インクを担持した疎水性媒体を、第１の温度より高い第２の温度に加熱することで、インクの乾燥を開始するステップと、インクを担持した疎水性媒体を、第２の温度より高い第３の温度に加熱することで、インクを完全に乾燥させるステップと、を含む。該方法はさらに、疎水性媒体上に着滴させる前にインクを加熱するステップを含むことが可能である。

　本発明の他の特徴および利点は、以下に示す本発明の好適な実施形態の説明および添付の図面から明らかになる。

　以下の説明は、本発明による装置を構成する要素、あるいは本発明による装置とかなり直接的に協働する要素に特に関連して為される。具体的に図示または説明しない要素は、当業者に周知の多様な形態をとることができる。

　水をはじく材料の表面のことを、疎水性であると言う。そのような表面に水を塗布すると、水滴が球状に持ち上がり、接触している表面から離れる傾向を示す。疎水性基板の例としては、ビニール、ポリオレフィン全般、およびテフロン（登録商標）が挙げられる。また、本明細書で使用する語句「再分散する」は、インク中の高分子結合剤が、インク全体の中で部分的に固体化または皮膜を形成した場合に、残りのインク全体部分に接触してインク中に再度分散することで液化することを意味する。再分散は、たとえば印刷の再開時に実施される。そのことによって、インクの粘度は悪影響を受けず変化もしない。また、本明細書で使用する語句「疎水性基板に直接印刷する」は、ビニールなどの疎水性基板が特別なインクジェット用コーティング剤で処理されていないにもかかわらず、インクが表面上に着滴および付着でき、良質の印刷が得られることを指す。

　図１および図２を参照すると、大型インクジェットプリンタ１０は、右側および左側ハウジング１１，１２を有し、一対の足（図示せず）によって支持されている。右側ハウジング１１は、操作者による入力および制御のための表示器ならびにキーパッド１３を含み、プリンタ装置の運転に関連する電気的および機械的構成品を収納する。右側ハウジング１１はさらに、各インクジェットカートリッジ２６の温度の調節（以下で詳細に説明する）に使用する温度調節器１４を含む。左側ハウジング１２は、プラスチック導管３８，３９（図２および図３に示す）を通じてインクをインクジェットカートリッジ２６に供給するインク貯蔵部３６を収納する。プラスチック導管３８，３９は、各インクジェットカートリッジ２６と各インク貯蔵部３６との間を連結している。他のプリンタの実施形態では、別個のインク貯蔵部３６や配管（プラスチック導管３８，３９）は設けられず、カートリッジに内蔵されたインク貯蔵部を用いて印刷が実施される。プリンタ１０はさらに、カバー４０を含む。

　図３を参照すると、連続的な印刷媒体のロール（図示せず）が、プリンタ１０の後部のローラに取り付けられて、プリンタ１０に紙が連続的に供給されるか、あるいは、個別の紙シート（図示せず）がプリンタ１０に供給される。プラテン１８は、印刷媒体を担持する水平面を形成している。印刷は、紙上にインク液滴を選択的に着滴させることによって実施される。運転時に、連続供給紙は、プリンタ１０の後部に取り付けられた紙ロールから、複数の上部ローラ（図示せず）によってプラテン１８上に案内される。上部ローラは、プラテン１８に沿って間隔をあけて配置されている。他の実施形態では、紙または他の印刷媒体の単一シートが、ローラ（図示せず）によってプラテン１８上に案内される。支持構造体２０が、プラテン１８の上方に懸架され、プラテン１８との間に十分な間隙を保ちつつプラテン１８の幅にわたって延伸する。それにより、印刷される紙または他の印刷媒体のシートを、プラテン１８と支持構造体２０との間に通過させることができる。

　支持構造体２０は、印字キャリッジ２２をプラテン１８の上方に支持する。印字キャリッジ２２は、複数のインクジェットカートリッジホルダ２４を含み、その各ホルダ内には、交換可能なインクカートリッジ２６が設置される。好適な実施形態では、印字キャリッジ２２のホルダ２４内に４個の印刷カートリッジ２６が設置されるが、何個のインクジェットカートリッジ２６を備えるように構成してもよい。支持構造体２０は一般的に、プラテン１８に対して平行に配置される案内ロッド３０を含む。印字キャリッジ２２は、案内ロッド３０上に滑動可能にかみ合うスプリットスリーブを含むことが好ましく、それによって、印字キャリッジ２２は案内ロッド３０に沿って移動でき、直線の印刷経路が画定される。その印字キャリッジ２２の移動方向を、双方向矢印３２で示す。モータおよび駆動ベルト機構（図示せず）を用いて、印字キャリッジ２２を案内ロッド３０に沿って移動させる。

　印刷時に印字キャリッジ２２は、媒体の上方で横断（パス）を繰り返す。各パスの間にインクジェットカートリッジ２６は、カートリッジの底部のジェットプレートに設けられたインクジェットノズルアレイの幅にほぼ等しい幅にて、インク一帯分を着滴させる。各パス後には、媒体は所定長さだけ進められ、印字キャリッジが媒体の上方を再度横断して次の一帯分を印刷する。印刷モードによっては、インクジェットカートリッジ２６は一方向への横断時のみに印刷してもよいし、両方向の横断時に印刷することも考えられる。また、マルチパス印刷モードでは、インクジェットカートリッジ２６が同じ箇所を１回以上横断する場合がある。このようなインクジェットプリンタの特徴は、周知かつ通常のものであり、ここではこれ以上は説明しない。

　図４を参照すると、交換可能なインクジェットカートリッジ２６は、インクを収容するハウジング４０と、ノズルプレート４２とを有する。ノズルプレート４２は、実質的に直線状のノズルアレイ４４を含む。大型インクジェットプリンタ１０の一実施形態では、ノズルアレイ４４は、実質的に平行な２列のノズル４６を含む。ただし大型インクジェットプリンタ１０の他の実施形態において、ノズル４６を１列、３列、またはそれ以上含むことが可能である。交換可能インクジェットカートリッジ２６は、ノズルアレイ４４の配列方向にほぼ直交する方向にて媒体上方を並進しながら、ノズルアレイ４４内のノズル４６から媒体上へインク液滴を選択的に射出させることによって、イメージを形成する。

　図５および図６を参照すると、シリコン集積回路チップ４８が、ノズルプレート４２の後方かつ交換可能インクジェットカートリッジ２６内に配置される。チップ４８には、その両側端部に設けられる基板ヒータ５０および５２（たとえば埋設型抵抗器）が含まれる。基板ヒータ５０および５２は、カートリッジ２６とハウジング４０内のインクとを所定温度に加熱する。チップ４８はさらに、２列５８および６０に配置されたインク液滴形成抵抗器５６（図６に示す）の近傍を通過するようインクを送出させるチャネル５４を含む。ノズルプレート４２は、各ノズル４４が対応の抵抗器５６に近接して位置するように配置される。抵抗器５６に電圧を印加して作動させることにより、対応のノズル４４の下方に位置するインクの一部が気化し、インクの滴がノズル４４を通じて射出される。チップ４８はまた、チップ４８の外縁部６４に配置される温度センサ６２（たとえば、アルミニウムなどの熱応答性金属から成る抵抗器）を含む。チップ４８は、センサ６２に流れる電流を制御された電圧にて測定する。それにより、カートリッジ２６とハウジング４０内のインクとの温度を、監視、制御、および維持できる。カートリッジ２６は、ケンタッキー州レキシントン所在のLexmark International, Inc.から市販されている。

　チップ４８には、当業界で周知のとおり、制御リード線および駆動ＦＥＴトランジスタを配設することが可能である。またチップ４８は、イオン注入または他の標準的な半導体回路製造手法によって製造できる。

　図７に、チップ４８の他の実施形態を示す。チップ６６では、液滴形成抵抗器７０の近傍を通過するようインクを供給するインクチャネル６８が、チップ６６の中央に設けられる。通常、ノズルアレイ７２の各ノズル４６毎に１つの液滴形成抵抗器７０が備えられる。ノズルアレイ７２は、実際はチップ６６に重ねて配置されるが、図中、液滴形成抵抗器７０との相対位置を示す目的のみにおいてアレイ７２を図示する。チップ６６には、その外縁部に入力／出力（Ｉ／Ｏ）接点パッド７４が設けられる。接点パッド７４は、チップ６６の構成品と、チップ６６から離れて配置される印刷カートリッジ２６および／またはプリンタ１０の構成品との間の電気的接点を実施させる。チップ６６はさらに、複数の基板ヒータ７６，７８，８０，８２（たとえば、タンタル−アルミニウムから成る抵抗器）を含む。基板ヒータ７６，７８，８０，８２は、電圧が印加されると熱を発生させ、チップ６６およびカートリッジ２６のハウジング内のインクを温める。

　基板ヒータは、液滴形成抵抗器７０と接点パッド７４との間に、ノズルアレイ７２に対して実質的に平行に配置されうる。また、各基板ヒータ７６，７８，８０，８２が発生させる熱量を制御すべく、各基板ヒータ７６，７８，８０，８２の抵抗値を選択することで、チップ６６全体を均一に加熱することが可能である。たとえば、基板ヒータ８２の抵抗値を基板ヒータ７６より低くすることによって、基板ヒータ８２が基板ヒータ７６に比べて少ない熱を発生するよう設計できる。さらに、基板ヒータ８０が、基板ヒータ８２より多いが基板ヒータ７６より少ない熱を発生し、かつ、基板ヒータ７８が、基板ヒータ８０より多いが基板ヒータ７６より少ない熱を発生するようにもできる。この構成によって、チップ６６全体が均一に加熱される。ただし要求があれば、基板ヒータ７６，７８，８０，８２において他の抵抗値を選択することによって、チップ６６を非均一に加熱することも可能である。

　図８および再度図１を参照すると、アルミニウムなどの熱伝導性材料から成るプラテン１８は、後部９０と、前部９２と、前部９２に取り付けられ通常はプラスチック製であるブルノーズ部９４とを有する。プラテン１８は、プラテン外側表面９８上に媒体移送経路９６を画成し、その経路は、後部９０から始まり、ローラ１００の下を通過し、ブルノーズ部９４へと続く。媒体移送経路９６は、ブルノーズ部９４の外側表面１０２にわたって続き、硬化ヒータ１０４を通過後に終わる。媒体移送経路９６はさらに、印字キャリッジ２２の下方も通過する。この領域は通常、媒体／キャリッジ相互作用領域と呼ばれる。

　第１のヒータ１０６が、印字キャリッジ２２より上流側にて、媒体移送経路９６に沿ってプラテン１８の後部９０に取り付けられている。ヒータ１０６は、プラスチック製の加熱ストリップ１０８が熱伝導性金属１１０（アルミニウムなど）に接着されて（接着剤などで）構成される。そのヒータ１０６は、プラテン表面９８の裏側にて、いずれかの適切な固定具（ねじ、ボルト、接着剤など）によってプラテン１８に固定される。プラスチック加熱ストリップ１０８は、ミネソタ州ミネアポリス所在のMinco Products, Inc.から市販されている。プラスチック加熱ストリップ１０８は、剛直であっても可撓性であってもよく、シリコンで覆われていることが考えられる。プラスチック加熱ストリップ１０８は、プラテン１８の後部９０を、４０℃から６０℃の範囲に加熱するよう構成され、好適には４５℃から５５℃の範囲、さらに好適には約５０℃に加熱する。プラテン１８の後部９０を加熱することにより、疎水性媒体がほぼ同温度に加熱される。それによって該媒体は、プラテン１８上を移動する際に変形すること（しわの形成など、プラテン表面９８に対して平らでなくなること）が防止されて、印刷準備が整う。ヒータ１０６がプラテン１８の幅１１２（図１に示す）にわたって延伸するため、媒体の全領域が加熱される。図８に示す位置に第１ヒータ１０６を配置することによって、第１ヒータ１０６の保守作業が最も容易に行える。このことは、他の配置位置の場合と比べると対照的であって、たとえば媒体／キャリッジ相互作用領域に配置した場合などは、保守作業時にアクセスがより困難である。第１ヒータ１０６は、硬化ヒータ１０４とは別個に作動される。したがってプラテン１８の後部９０の温度は、印刷工程の間中、上述の範囲内で一定に保たれる。

　第２のヒータ１１４が、印字キャリッジ２２より下流側にて、媒体移送経路９６に沿ってプラテン１８の前部９２に取り付けられている。ヒータ１１４は、プラスチック製の加熱ストリップ１０８が熱伝導性金属１１０（アルミニウムなど）に接着されて（接着剤などで）構成される。そのヒータ１１４は、プラテン表面９８の裏側にて、いずれかの適切な固定具（ねじ、ボルト、接着剤など）によってプラテン１８に固定される。プラスチック加熱ストリップ１０８は、ミネソタ州ミネアポリス所在のMinco Products, Inc.から市販されている。プラスチック加熱ストリップ１０８は、剛直であっても可撓性であってもよく、シリコンで覆われていることが考えられる。プラスチック加熱ストリップ１０８は、プラテン１８の前部９２を、４０℃から１００℃の範囲に加熱するよう構成され、好適には５０℃から８０℃の範囲、さらに好適には６０℃から７０℃の範囲に加熱する。ヒータ１１４がプラテン１８の幅１１２（図１に示す）にわたって延伸するため、媒体の全領域が加熱される。プラテン１８の前部９２を加熱することにより、疎水性媒体がほぼ同温度に加熱される。それによって、媒体上に着滴したインクの乾燥が開始される。インク中の顔料および結合剤は、上述の温度範囲にさらされると硬化し始める。それにより、媒体上に着滴したインクが流れたり滲んで混じったりすることを防止できる。図８に示す位置に第２ヒータ１１４を配置することによって、第２ヒータ１１４の保守作業が最も容易に行える。このことは、他の配置位置の場合と比べると対照的であって、たとえば媒体／キャリッジ相互作用領域に配置した場合などは、保守作業時にアクセスがより困難である。第２ヒータ１１４は、硬化ヒータ１０４とは別個に作動される。したがってプラテン１８の前部９２の温度は、印刷工程の間中、上述の範囲内で一定に保たれる。

　硬化ヒータ１０４は、第２ヒータ１１４より下流側にて、媒体移送経路９６に沿って設けられている。硬化ヒータ１０４は、放射熱を一方向に向けて、媒体上に着滴したインクに対して直接に供給する。したがって硬化ヒータ１０４は、媒体のインク着滴側に面して配置される。硬化ヒータ１０４は、ニクロム−アルミニウム線１１６などから成る赤外線加熱素子と、反射器１１８とを有する。硬化ヒータ１０４は、着滴したインクを８０℃から１３０℃の範囲内の温度にさらす。その温度は、より好適には９０℃から１２０℃の範囲内であり、さらに好適には１１０℃以上の温度である。インクをそのような温度にさらすことによって、インクの水性展色剤および溶剤成分が蒸発する。それにより、印刷媒体が硬化ヒータ１０４の作用領域から送出される前に、残存する結合剤および樹脂が完全に乾燥される（少なくとも触れた時にインクが付着しない状態に）。硬化ヒータ１０４もまた、プラテン１８の幅１１２（図１に示す）にわたって延伸するため、媒体の全領域が加熱される。硬化ヒータ１０４は、イリノイ州アーリントンハイツ所在のOgden Manufacturing Co.から市販されている。硬化ヒータ１０４は、プリンタ１０の他の加熱用構成品とは別個に作動される。したがって硬化ヒータの作用領域の温度は、印刷工程の間中、上述の範囲内で一定に保たれる。

　上述のサーマルインクジェットプリンタ１０で使用されるインクは、未処理の疎水性媒体上への直接印刷における使用に適した組成を有する。そのインク組成は、着色剤と、該インク組成の総重量に対して少なくとも４０重量％の水分および少なくとも５重量％の湿潤剤を含有する水性展色剤と、１つ以上のポリマーから成り、該インク中に再分散可能な結合剤とを含む。インクの一実施形態は、屋外用サーマル印刷インク顔料６０ｇと、脱イオン水２０ｇと、ＤＥＧ１２ｇと、２Ｐ７．２ｇと、ＮＭＰ４．８ｇと、Surfynol DF75（登録商標）（脱泡剤）０．２ｇと、バインダＳ(Binder-S)（スペクトルカラー結合剤）４．４ｇとを含む。

　インクの着色剤は、染料または顔料のどちらでもよく、たとえばカーボンブラック、キナクリドン、赤１２２、ジアゾ顔料、黄７４、銅フタロシアニン、および／または青１５：３であることが考えられる。インク組成中の顔料濃度は、インク組成の総重量に対する重量で１％から１５％の範囲であり、より好ましくは２％から１０％、さらに好ましくは３％から７％の範囲である。

　インクの結合剤は、アクリルポリマー、ポリウレタン、アクリルポリマーとポリウレタンの混合物、または熱可塑性樹脂を含むことが可能である。結合剤の最適濃度は、インク組成の総重量に対する重量で０．５％から３０％の範囲であり、同時に、結合剤の顔料に対する比率は、１：２０から２０：１の範囲内である。結合剤はまた、ガラス移転温度が６０°Ｆから８０°Ｆであって、平均分子量が２５０００から２９０００であることが可能である。さらに湿潤剤は、水に混和性のグリコールまたはピロリドンであってもよく、例としては、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、２−ピロリドン（２Ｐ）、またはｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられる。湿潤剤が水に混和性である場合に湿潤剤は、インク組成の総重量に対する５〜４０重量％を構成する。水性展色剤は、インク組成の総重量に対して水を４０〜９０重量％含む。

　インクの粘度は、以下の表１に記載の温度で測定した場合に２〜５ｃｐｓの範囲内であり、より好ましくは２〜３ｃｐｓ、さらに好ましくは２〜２．７５ｃｐｓの範囲内である。また、７０℃以上の温度で測定した場合には、インクの粘度は１〜２．７５ｃｐｓの範囲内である。

　インクの結合剤成分が、ビニールなどの未処理の疎水性媒体にインクが付着することを可能にする。しかし結合剤は同時に、室温における粘度を増大させ、上述のサーマルインクジェットカートリッジ２６からインクを射出することを極めて困難にする。そのため、インクカートリッジ２６内に存在する時点でインクを加熱することで粘度を上記範囲まで低下させて、インクをカートリッジ２６から射出可能にする。インクは５０℃を超える温度まで加熱され、より好ましくは６０℃から８０℃の範囲内、さらに好ましくは７０℃から８０℃の範囲内に加熱される。温度調節器１４を用いて、所望の温度に調節することが可能である。前述の温度は、サーマルインクジェット印刷で通常使用するインクの加熱温度より高いが、結合剤が存在するために、本発明のインクや達成される画質に悪影響が及ぶことはない。上述したプラテン１８の加熱状態も、インク射出前にインクの粘度を低下したままに維持するのに効果的である。

　印刷時の動作を以下に説明する。未処理の疎水性媒体がプラテン１８の後部９０に供給されると、媒体は前述の温度に加熱される。印字キャリッジ２２に対して媒体が適切に配置された時点で、カートリッジ２６から媒体上へインクが射出される。インクは既に上述の温度に加熱された状態であり、カートリッジ２６から射出可能になっている。続いて媒体は、プラテン１８の前部９２に移動しつつ、上記のとおりさらに高い温度に加熱される。それによりインク乾燥工程が開始し、インクのにじみや流れの発生が防止される。次に媒体は、硬化ヒータ１０４を通過する。硬化ヒータ１０４は、一方向に向けて熱を媒体上のインクへ直接放射することで、乾燥工程を完了させる。この時点で、必要であれば、印刷された媒体を重ね合わせる（laminating）ステップをさらに実施してもよい。

　特定の好適な実施形態を特に参照しつつ本発明を詳述したが、本発明の範囲内で変更や修正が実施可能である。

本発明にしたがって構成されたプリンタを示す斜視図である。 図１のプリンタのインク貯蔵部に配置されるインク貯蔵カートリッジを示す斜視図である。 カバーを取り外した状態の、図１のプリンタの一部を示す前面図である。 図３に表す交換可能インクカートリッジを示す概略斜視図である。 図４に表すインクカートリッジのノズルヘッド部分を示す図である。 図４に表すインクカートリッジのノズルヘッド部分の一部（図５における符号（α）の部分）をより詳細に示す図である。 図４に表すインクカートリッジのノズルヘッド部分の、他の実施形態を示す図である。 右側ハウジングを取り外した状態の図１のプリンタを示す側面断面図である。

符号の説明

　１０　インクジェットプリンタ、１８　プラテン、２２　印字キャリッジ、２６　インクカートリッジ、４０　ハウジング、４６　ノズル、９６　媒体移送経路、９８　プラテン外側表面、１０４　硬化ヒータ、１０６　第１ヒータ、１１４　第２ヒータ。

Claims (3)

1. 　インクカートリッジであって、
   　ノズル穴を有するインクチャンバを画成する部分を含み、該チャンバ内のインクを５０℃を超過する温度に加熱するよう構成されるハウジングと、
   　前記インクチャンバ内に収納され、５０℃を超過する温度に加熱されるよう構成されるインクであって、５０℃を超過する温度に加熱された後にインク液滴の形状で前記ノズル穴から射出されるよう最適化されているインクと、を有するインクカートリッジ。
2. 　インクジェット印刷システムであって、
   　印字ヘッドと、
   　媒体が前記印字ヘッドの近傍に移送される経路を形成するよう前記印字ヘッドに対して配置される部分を含むプラテンと、を有し、
   　前記プラテンが、
   　前記印字ヘッドより上流側に配置され、前記媒体が前記印字ヘッドに到達する前に前記媒体を第１の温度に加熱するよう構成される第１ヒータと、
   　前記印字ヘッドより下流側に配置され、前記媒体が前記印字ヘッドを通過した後に前記媒体を前記第１の温度より高い第２の温度に加熱するよう構成される第２ヒータと、を含む、インクジェット印刷システム。
3. 　印刷方法であって、
   　疎水性媒体を第１の温度に加熱するステップと、
   　前記疎水性媒体上にインクを着滴させるステップと、
   　インクを担持した前記疎水性媒体を、前記第１の温度より高い第２の温度に加熱することで、前記インクの乾燥を開始するステップと、
   　インクを担持した前記疎水性媒体を、前記第２の温度より高い第３の温度に加熱することで、前記インクを完全に乾燥させるステップと、を有する印刷方法。