JPH04364961A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体にインク滴を
吐出して記録を行う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、コンピューターやワープロ、複写
機などＯＡ機器が広く普及しており、これらの記録装置
の記録方式が数多く開発されている。インクジェット記
録装置は、他の記録方式と比べて高精細化が容易でしか
も高速で静粛性に優れ、かつ安価であるという優れた特
徴を有する。カラーのニーズも高まりつつあり、カラー
インクジェット記録装置も数多く開発されている。イン
クジェット記録装置はノズルからインクを噴射して記録
紙にインクを付着させて画像を形成するわけであるが、
ノズル径がおよそ５０〜１００μｍと小さいためにイン
クジェット記録用のインクは、ノズル先端のインクが蒸
発乾燥して目づまりを起こさないように不揮発性でかつ
吸湿性の大きな溶剤を添加することによってこれを防止
している。しかし、不揮発性の湿潤剤を添加することに
よりインクが乾きにくくなっており、ノズルオリフィス
中での染料の析出による目づまり防止効果がある反面、
転写後の記録媒体上でのインクの速乾性はない。

【０００３】カラーインクジェット記録装置の場合、あ
る色と別の色の境界部において染料の拡散による色の混
じり合い（境界にじみ）が生じ、画像品位の低下を引き
起こすという問題が生じている。これは吐出されたイン
クが十分に乾燥定着していない状態のままで紙面上およ
び紙中にに存在するとき、隣あう別の色のインクと混ざ
りあうために生じるものである。これは、異なるインク
の液−液界面において色素（染料や顔料など着色剤）が
拡散することによって生じるものである。このため、特
に速乾性のないインクジェット用インクを用いた場合は
このような異色境界部での色の混じり合いが発生し易い
。

【０００４】従来、インクジェット記録方式ではインク
の速乾性をだすために、インク中に界面活性剤を添加し
、インクと紙との界面張力を低下させ紙への浸透力を上
げてしみ込ませることやインク中に比較的蒸気圧の高い
溶剤を添加して、表面張力を低下させ紙への浸透力を高
めると共に、この溶剤の蒸発によりインクを乾燥させて
いた。またこの他に、インク自体は速乾性が無くとも、
紙質を浸透性の高いものに限定して使用したり、１回の
走査で打ち込むインク量を減らし（間引き）、所定の時
間をおいてインクを乾燥定着させながら、複数回の走査
をして記録するという方法（マルチパス印字）も提案さ
れている。さらにはインクを強制的に蒸発させるために
定着器を設けることも行われている。

【０００５】しかし、界面活性剤や蒸気圧の高い溶剤を
添加しすぎると紙への浸透力が上がるために紙面深さ方
向へ多く着色剤が浸透するため印字濃度も低下してして
しまう。又、蒸気圧の高い溶剤を添加しすぎるとインク
の蒸発を助長することになるため目づまりを起こしやす
いという欠点もある。

【０００６】又、紙を特別な専用紙に限定してしまうと
、消費者がそれ以外の紙を使用できなくなるのと紙が非
常に高価になってしまうという欠点を有している。

【０００７】又、マルチパス印字の場合、走査回数が増
えしかも走査間隔時間を長くすると１枚当たりの印字時
間（スループット）が非常に長くなると言う問題が生じ
る。

【０００８】又、定着器は装置が大型化しエネルギー的
にも不経済であると言う欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】このようにインク
ジェット記録装置ではインクの速乾性を出すためには様
々な欠点があるため、これらをバランス良く設計する必
要があり、小型で、コストが安くて、しかもスピーディ
な画像記録を達成するためには少なからずも前述したよ
うなある色と別の色が紙面上で十分乾燥定着する前に隣
り合わせにせざるを得ない。例えば図５に示したように
、”あ”と言う黒文字のまわりに赤色を記録したところ
、その接触境界部において不必要な色素の混じり合い（
境界にじみ）が生じて乱れた不鮮明な画像になると言う
問題が生じた。

【００１０】この現象は、図４に示すメカニズムによっ
て生じていると推察される。すなわち、インクの紙への
吸収は、図４（Ａ）に示すように、接触、衝突、ドット
形成、浸透、乾燥（定着）の順で行われると考えられる
。そして図４（Ｂ）に示したように乾燥定着する前のド
ット形成から浸透の段階においてある色と別の色のイン
クのが隣接するとそこでインクの拡散が起き、この拡散
が大きいときに境界部でのにじみ出しを生じることにな
る。この場合先に打った方のインクが乾くのを待たなけ
ればならないため、にじみのないきれいな記録をするた
めにはかなりの時間を要する。

【００１１】次に、蒸気圧の高い溶剤などを添加するこ
とにより速乾性を上げたインクを用いて記録してみたと
ころ、紙への浸透力が上がるために紙面深さ方向へより
多く着色剤が浸透するため印字濃度が低下してしまうと
言う問題が生じてしまった。特に黒文字の濃度低下は文
字情報を主体に出力するワープロなどのための出力装置
にとっては非常に重要な問題となる。このとき濃度をあ
げようと染料などの着色剤の添加量を上げるとインクが
固着し易くノズルの目づまりを引き起こし易くなる。

【００１２】本発明の目的は、異色境界部において不適
当なにじみを生じることのない、鮮明でシャープな印字
濃度も高い画像記録を速やかに行えことが可能なインク
ジェット記録装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】即ち本発明は、
複数の記録手段を用い、異なる色のインクを用いてカラ
ー画像記録を行うようにしたカラーインクジェット記録
装置において、少なくとも１つのインクの記録媒体への
浸透性を他のインクの浸透性と異なるようにインク組成
を異にすることを特徴とする。

【００１４】これにより異色境界部において不当なにじ
みを生じることなく、鮮明でシャープな画像を得る。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を挙げることにより本発明を説
明するが、これらの実施例は本発明をさらに具体的に説
明するものであり、実施の態様がこれにより限定される
ものではない図１に本発明に適用したインクジェット記
録装置の概略図を示す。ここで、Ｃはインクジェットカ
ートリッジであり、上方にインクタンク部、下方に記録
ヘッドを有しており、さらに記録ヘッドを駆動するため
の信号などを受容するためのコネクタを設けてある。２
はキャリッジで、４個のカートリッジＣ１，Ｃ２，Ｃ３
，Ｃ４（それぞれ異なった色のインクを収納しており、
たとえばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなど）
を位置決めして搭載し、しかも記録ヘッドを駆動するた
めの信号などを伝達するためのコネクタホルダーを設け
てあり、記録ヘッドと電気的に接続されるようになって
いる。１１はキャリッジ２の主走査方向に延在し、キャ
リッジ２を摺動自在に支持する走査レール、５２はキャ
リッジ２を往復動させるための駆動力を伝達する駆動ベ
ルトである。また１５，１６および１７，１８は、記録
ヘッドによる記録位置の前後に配置されて記録媒体の挟
持搬送を行うための搬送ローラ対、Ｐは紙などの記録媒
体で、記録媒体Ｐの被記録面を平坦に規制するプラテン
（不図示）に圧接されている。この時キャリッジ２に搭
載されたインクジェットカートリッジＣの記録ヘッド部
は、キャリッジから下方へ突出して記録媒体搬送用ロー
ラ１６，１８間に位置し、記録ヘッド部の吐出口形成面
は、プラテン（不図示）の案内面に圧接された被記録材
Ｐに平行に対向するようになっている。

【００１６】本例のインクジェット記録装置においては
、回復系ユニットを図１の左側にあるホームポジション
側に配設してある。回復系ユニットにおいて、３００は
記録ヘッドを有する複数のインクジェットカートリッジ
Ｃにそれぞれ対応して設けたキャップユニットであり、
キャリッジ２の移動にともなって図中左右方向にスライ
ド可能であるとともに、上下方向に昇降可能である。そ
してキャリッジがホームポジションにあるときには、記
録ヘッド部と接合してこれをキャッピングし、記録ヘッ
ドの吐出口内のインクが蒸発して増粘・固着して吐出不
良になるのを防いでいる。

【００１７】又、回復系ユニットにおいて５００はキャ
ップユニット３００に連通したポンプユニットであり、
記録ヘッドが万一吐出不良になった場合、キャップユニ
ット３００と記録ヘッドとを接合させて行う吸引回復処
理などに際してそのための負圧を生じさせるのに用いる
。　さらに、回復系ユニットにおいて、４０１はゴムな
どの弾性部材で形成されたワイピング部材としてのブレ
ード、４０２はブレード４０１を保持するためのブレー
ドホルダーである。

【００１８】ここでは、キャリッジ２に搭載された４個
のインクジェットカートリッジは、Ｃ１にイエローイン
ク、Ｃ２にマゼンタインク、Ｃ３にシアンインク、Ｃ４
にブラックインクを搭載しており、キャリッジ２の走査
によりこの順にインクが打ち込まれる。カラー中間色は
シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクドットを適
当に重ね合わせることにより実現できる。すなわち赤は
マアゼンタとイエロー、青はシアンとマゼンタ、緑はシ
アンとイエローを重ね合わせることにより実現できる。

【００１９】一般に黒はシアン、マゼンタ、イエローの
３色を重ねることにより実現できるが、この時の黒の発
色が悪く、又単位面積あたりのインクの打ち込み量が多
くなるために黒だけは別に打ち出すようにしている。

【００２０】本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアン
の３色を下記に示すような組成１のインクとしブラック
のみ組成２のインクにしてカラー印字を行った。

【００２１】組成１） 染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　２．５　　重量パーセントトリエチレングリコール　
　　　１０　　　　重量パーセントグリセリン　　　　
　　　　　　　　　　　　　１０　　　　重量パーセン
トイソプロピルアルコール　　　　　　７　　　　重量
パーセント蒸留水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　７０．５　重量パーセント組成２） 染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　２．５　　重量パーセントジエチレングリコール　　
　　　　１５　　　　重量パーセント蒸留水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　８２．５　重量パーセ
ントこの時、図２（Ａ）に示すように、先ずブラック以
外のインクは紙に打ち込まれると、浸透性および蒸発速
度が速いために瞬時に定着する。又、図２（Ｂ）に示し
たように打ち込み順が一番最後であるブラックインクが
紙面上でドット形成するときには、すでに他の色のイン
クは定着しているためブラックインクとの混じり合いが
生じない。また、この時印字濃度も高くなるが、これは
浸透性が低いために紙の表面近くに着色剤である染料が
多く染着し、存在するためと考えられる。

【００２２】紙のインク吸収については、紙の繊維自身
の膨潤によるインク吸収と、紙の繊維間の空隙への毛細
吸収とに分け、毛管吸収が大きくなると濃度低下などの
印字品位が低下するが、繊維自身の膨潤によるインクの
吸収ではにじみが少ないことが知られている。

【００２３】今回のブラックインクのように表面張力の
高いインクは一般に繊維自身の膨潤によるインクの吸収
が起こり易い。ゆっくり浸透するため定着速度は遅いが
紙の深さ方向へ多く浸透することもなく、図３に示した
ようなにじみも無く濃度の高い黒文字が形成できた。

【００２４】本実施例においてはインクの速乾性を調整
するのに蒸気圧の高いアルコールを用いて行ったが、と
くにこれに限定されるものではなく、界面活性剤やその
他の溶剤を用いても良いものとする。又、着色剤として
の染料も色調の変化、沈澱物の生成の無いものならどの
ような染料でも使用可能であり、顔料を用いたものでも
良いものとする。紙との染着力の高い着色剤がより好ま
しい。

【００２５】本発明は、１回の走査で打ち込むインク量
を減らし（間引き）、所定の時間をおいて複数回の走査
をし、各走査で間引き画像を印字して所望画像を得る方
法（マルチパス印字）や、インクを強制的に蒸発させる
ために定着器の使用と組み合わせるとさらに効果を発揮
する。この時本発明を取り入れることにより、走査回数
および走査間隔時間をかなり短縮することができるし、
定着器も小型で消費電力の小さいものでも十分な効果が
得られる。

【００２６】［その他］なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（
例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネ
ルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘ
ッド、記録装置において優れた効果をもたらすものであ
る。かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達
成できるからである。

【００２７】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長
，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出
させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号
をパルス形状とすると、即度適切に気泡の成長収縮が行
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４
３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適
している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発
明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されてい
る条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことがで
きる。

【００２８】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２９】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００３０】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００３１】また、本発明に記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば
、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニン
グ手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは
別の加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
ことも安定した記録を行なうために有効である。

【００３２】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいはインクジェット方式ではイ
ンク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギによる昇温をインクの固形状態から液体状
態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで防
止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱
エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化
し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギによって初めて液化する性質のインクを使用する場
合も本発明は適用可能である。このような場合のインク
は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０
−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート
凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状
態で、電気熱変換体に対して対向するような形態として
もよい。本発明においては、上述した各インクに対して
最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもの
である。

【００３３】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等で組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、異色境界部において不適当なにじみを生じることの
ない、鮮明でシャープな画像記録を速かに行うことが可
能なインクジェット記録装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置の概
略説明図である。

【図２】本発明におけるインクの定着の説明図である。

【図３】本発明における記録画像の例を示す図である。

【図４】画像境界にじみの説明図である。

【図５】境界にじみの図である。

【符号の説明】

２　　キャリッジ Ｃ　　カートリッジ Ｐ　　記録媒体 Ａ−Ａ’　　異色間の境界線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の記録手段により異なる色のイン
   クを用いてカラー画像記録を行うようにしたカラーイン
   クジェット記録装置において、少なくとも１つのインク
   の記録媒体への定着性を他のインクの定着性と異なるよ
   うにインク組成を異にすることを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
2. 【請求項２】　　前記複数の記録手段による打ち込み順
   序に応じてインクの記録媒体への定着速度を変えたこと
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置
   。
3. 【請求項３】　　打ち込み順が先であるインクの記録媒
   体への定着速度を、後に打ち込まれるインクの定着速度
   よりも速くしたことを特徴とした請求項２に記載のイン
   クジェット記録装置。
4. 【請求項４】　　打ち込み順が最後のインクの色が黒で
   あることを特徴とした請求項３に記載のインクジェット
   記録装置。
5. 【請求項５】　　前記複数の記録手段の各々はインクを
   吐出するための吐出エネルギー発生素子を有し、前記吐
   出エネルギー発生素子によりインクに状態変化を生起さ
   せてインクを吐出することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】　　前記吐出エネルギー発生素子が電気熱
   変換体であることを特徴とする請求項５に記載のインク
   ジェット記録装置。